DE10341171A1 - Material zur Beschichtung von Bauelementen in chemisch aggressiver Umgebung und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Material zur Beschichtung von Bauelementen in chemisch aggressiver Umgebung und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Material der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung und Applikation anzugeben, welches kostengünstig hergestellt werden kann und das es gestattet, die Verarbeitungs- und Einsatzeigenschaften gezielt zu beeinflussen. DOLLAR A Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, dass der anorganische Polymerbinder ein kalterhärtendes Bindemittel ist, das als Komponenten DOLLAR A 3%-80% thermisch-aktiviertes Oxidgemisch, DOLLAR A 3%-50% Alkalihydroxid, DOLLAR A 0%-50% Alkaliwasserglas und DOLLAR A 80%-20% weitere Zusätze (einschließlich Wasser) DOLLAR A enthält. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ein Material zur Beschichtung von mineralischen Bauelementen, insbesondere für den Einsatz in chemisch aggressiver Umgebung, mit einem anorganischen Polymerbinder und ein Verfahren zu seiner Herstellung und Applikation.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Material zur Beschichtung von mineralischen Bauelementen, insbesondere für den Einsatz in chemisch aggressiver Umgebung, mit einem anorganischen Polymerbinder und ein Verfahren zu seiner Herstellung und Applikation.
  • Als Beschichtung sind dabei Schichten mit einer Dicke von wenigen Mikrometern bis hin zu Stärken, die mit Verputzsystemen im Bauwesen vergleichbar sind, zu verstehen. Ihre Verwendung erfolgt sowohl zur Beschichtung von Neuteilen als auch zur Sanierung bereits im Einsatz befindlicher Bauelemente in chemisch aggressiver Umgebung. Unter Bauelementen werden geformte Teile und Baugruppen verstanden, welche sowohl an Ort und Stelle geformt als auch vorgefertigt eingesetzt werden können.
  • Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Beschichtung von Betonteilen zur Verbesserung der chemischen Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressiven Medien, insbesondere im Kanalbau und bei Bauten zur Abwasserbehandlung. Es sind aber auch weitere Einsatzgebiete, insbesondere auch im Zusammenhang mit anderen Werkstoffkombinationen möglich.
  • Im Stand der Technik sind zur Erhöhung der Sulfatbeständigkeit an Betonneuteilen durch gezielte Werkstoffmodifikation verschiedene Verfahren beschrieben. Hierzu zählen: Maßnahmen zur Verbesserung der Dichtigkeit der Betonoberfläche durch den Einsatz höherwertiger Betone mit niedrigeren Wasser/Zementwerten, der Einsatz von Hochleistungsbetonen im Zusammenhang mit dichtigkeitsverbessernden Zuschlägen wie Microsilica und die Verwendung von Tonerdezementen.
  • Hydraulisch abbindende Beschichtungen zur Sanierung bereits korrodierter Abwasserbauwerke sind gegenwärtig in Form von kunststoffmodifizierten Mörtelmassen bekannt.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung chemisch beständiger Betonoberflächen ist das Auftragen von Anstrichen auf Epoxidharzbasis, wie in DE 100 49 654 A1 beschrieben.
  • Die hohe Gesundheitsbelastung und eine mangelnde Untergrundbeschaffenheit am Verarbeitungsort, insbesondere bei Sanierungsarbeiten korrodierter Schmutzwasserbauten beschränken die Einsatzmöglichkeiten. Lösungen auf der Grundlage von Wasserglasanstrichen und Ausbesserungsmassen auf der Basis eines Wasserglasbindemittels, auch unter Einbeziehung von Aushärtebeschleunigern, werden unter anderem in DE 27 14 889 C2 , DE 39 16 259 C2 und DE 100 44 551 A1 beschrieben. Ferner sind nach EP 0 153 097 B1 , EP 0 026 687 B1 , WO 82/00816 und WO 83/030093) Verfahren zur Herstellung und Anwendung alumosilikatischer Polymerbinder, vielfach auch als Geopolymere bezeichnet, seit Mitte der 70iger Jahre bekannt. In DE 696 04 058 T2 und DE 101 16 026 A1 sind dabei Applikationen mit gezielten mineralischen Zuschlägen und Fasern im Hinblick auf die Verbesserung unter anderem der mechanischen Eigenschaften beschreiben. Weiterhin beschreibt eine Vielzahl von Schutzrechten (beispielsweise DE 696 04 058 T2 , DE 41 07 430 C2 ) den Einsatz geschäumter Geopolymere.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Material der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung und Applikation anzugeben, welches kostengünstig hergestellt werden kann und das es gestattet, die Verarbeitungs- und Einsatzeigenschaften gezielt zu beeinflussen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Material, welches die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist und mit einem Verfahren, welches die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Der chemisch beständige anorganische Polymerbinder ist dabei ein kalterhärtendes Bindemittel, frei von Kalziumverbindungen. Durch das Hinzufügen funktioneller Zusatz- und Zuschlagsstoffe können sowohl die Verarbeitungs- als auch die Einsatzeigenschaften der neu applizierten Oberfläche gezielt beeinflusst werden. Als Rohmaterialien kommen ein wasserunlösliches thermisch-aktiviertes Oxidgemisch und ein alkalischer Aktivierer zum Einsatz, welche durch Polykondensation zu einem alumosilikatischen Netzwerk verfestigen.
  • Neuartig ist die positive Wirkung reaktionsbegünstigender und korrosionshemmender Zusätze, vorzugsweise auf der Basis von Kalziumverbindungen und/oder Phosphor- und/oder Aluminiumverbindungen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • Das Ausführungsbeispiel beschreibt ein Beschichtungsmaterial für Frischbetonoberflächen: Versatz in Masseanteilen:
    Metakaolin 45,5 %
    Wasserglas 12,0 %
    Natriumhydroxid 14,5 %
    weitere Zusätze (Wasser, Zusatzstoffe) 28,0 %
    Materialcharakteristik:
    Verarbeitungszeit: 2–4 Stunden
    Haftzugfestigkeit nach DIN 18555: 1,2 N/mm2
    Säurebeständigkeit nach DIN 51102: 1,8 %.

Claims (18)

  1. Material zur Beschichtung von mineralischen Bauelementen, insbesondere für den Einsatz in chemisch aggressiver Umgebung, mit einem anorganischen Polymerbinder, dadurch gekennzeichnet, dass der anorganische Polymerbinder ein kalterhärtendes Bindemittel ist, das als Komponenten 3 %–80 % thermisch-aktiviertes Oxidgemisch, 3 %–50 % Alkalihydroxid, 0 %–50 % Alkaliwasserglas und 80 %–20 % weitere Zusätze (einschließlich Wasser) enthält.
  2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als thermisch-aktives Oxidgemisch Materialien mit puzzolanischen Eigenschaften eingesetzt werden.
  3. Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Materialien mit puzzolanischen Eigenschaften Metakaoline, thermisch aktivierte Tone, Flugaschen, Hochofenschlacken oder Ziegelmehl eingesetzt werden.
  4. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Zusätze ein oder mehrere funktionelle/eigenschaftsverbessernde Zuschlagsstoffe verwendet werden.
  5. Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass funktionelle Zuschlagsstoffe Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Baryt und anorganische Fasern verwendet werden.
  6. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere korrosionsunterdrückende und/oder reaktionsregulierende Zusatzstoffe zugesetzt werden.
  7. Material nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kalziumverbindungen und/oder Phosphor- und/oder Aluminiumverbindungen zugesetzt werden.
  8. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material im Verlauf seiner Verarbeitung zur Erzeugung wärmeisolierender Eigenschaften porosiert wird.
  9. Verfahren zur Herstellung und Applikation des Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten zunächst gemischt werden und anschließend die Mischung auf die Oberfläche des Bauteiles aufgebracht wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen auf die Oberfläche durch Aufsprühen, Aufstreichen, Tauchen, Aufspachteln oder Schleudern erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischen der Komponenten unmittelbar am Applikationsort erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die technologischen Eigenschaften der Mischung und die Fertigprodukteigenschaften der Beschichtung gezielt durch Temperatureinfluss gesteuert werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die technologischen Eigenschaften der Mischung und die Fertigprodukteigenschaften der Beschichtung durch gezielte Beeinflussung der umgebenden Gasatmosphäre gesteuert werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die technologischen Eigenschaften der Mischung und die Fertigprodukteigenschaften der Beschichtung gezielt durch Schwingungsanregung beeinflusst werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die technologischen Eigenschaften der Mischung und die Fertigprodukteigenschaften der Beschichtung durch gezielte Beaufschlagung mit Über- oder Unterdruck beeinflusst werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Beschichtungsdicken von 50 μm bis hin zu 20 cm aufgebracht werden, wobei Beschichtungsmassen mit einer Konsistenz ausgehend von einer anstrichähnlichen Dispersion bis hin zu plastisch noch einformbaren Massen eingesetzt werden, wobei ein Wasser/Feststoff-Verhältniss von 0,2 bis 0,8 eingestellt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Bauelement ein gezielter Schichtaufbau erzeugt wird, welcher die Haftzugfestigkeit auf dem Bauelement erhöht.
  18. Verwendung des Materials nach einem der Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material als Korrosionsschutz gegen aggressive Medien verwendet wird.
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