-
Verfahren zum Schutz von mineralischen Baustoffen und daraus hergestellten
Bauteilen gegen aggressive Einwirkungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Schutz von mineralischen Baustoffen und daraus hergestellten Bauteilen gegen aggressive
Einwirkungen und zur gleichzeitigen Verbesserung ihrer mineralischen und mörteltechnischen
Eigenschaften.
-
Putzmörtel, Zementmörtel und Beton sind hauptsächlich durch Auslaugvorgänge
und die Einwirkung gelöster schädlicher Salze, anorganischer und organischer Säuren
einer starken Aggression ausgesetzt, die j e nach der Konzentration der einwirkenden
Medien früher oder später die Baustoffe bzw. Bauteile zerstört. Die Sanierung von
Bauschäden durch Aggression an Hoch-, Brücken-, Straßen-, Wasser- und Industriebauten
ist kostspielig und beweist, daß die bekannten Schutzmaßnahmen gegen Aggression
auf Dauer nicht befriedigen.
-
Zur Verbesserung der Aggressionsbeständigkeit von Putzen, Zementmörtel
und Beton sind seit langem Gemische von Kalk mit künstlichem und natürlichem Puzzolan,
kalkniedrigen Portlandzementen oder Portlandzementen mit Puzzolanzusatz bekannt.
Die dadurch vermehrte Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Einwirkungen wird der
Ausschaltung bzw. geringeren Menge an vorhandenem löslichem Kalkhydrat durch eine
chemische Reaktion zwischen dem Kalkhydrat und reaktionsfähigen Verbindungen der
Zuschläge unter Bildung wasserunlöslicher Calciumsilicathydratgelen durch deren
Bindung an die Puzzolane zugeschrieben. Außer den Puzzolanen sind auch andere Substanzen,
wie z. B. Arsenik, Oxalsäure, Phosphorit und andere Verbindungen der Phosphorsäure
u. ä., die unlösliche Verbindungen mit dem Kalkhydrat eingehen, zur Erhöhung der
Aggressionsbeständigkeit bekannt. Bei allen diesen Chemikalien kam. es trotz eines
nachgewiesenen mehr oder minder großen kalkbindenden Effekts entweder wegen ihrer
Giftigkeit, ungünstiger Mörtel-bzw. betontechnologischer Einflüsse nicht zu einer
praktischen Verwendung.
-
Außerdem ist es bekannt, dem Anmachwasser der Mineralien baustoffwasserlösliche,
kalkbindende Fluate zuzusetzen. So werden z. B. bei einem bekannten Verfahren zur
Herstellung einer Kunststeinmasse aus Zement mit größerer Härte, Dichte und Widerstandsfähigkeit
gegen chemische Angriffe dem Anmachwasser des Zements Silicofluornatrium in einer
besonderen Form als gelöstes Natriumfluat und Siliciumhydroxyd im Gelzustand, erhalten
aus einer verdünnten Lösung von Kieselfluorwasserstoffsäure, die mit Natronlauge
bis zur alkalischen Reaktion versetzt ist, 2 bis 10 % zugesetzt. Fluate haben den
Vorteil, nicht giftig zu sein, sind jedoch teuer. Da nach der bisher herrschenden
Meinung ein Fluatzusatz von mindestens 2 bis 100/" bezogen auf das Bindemittelgewicht,
als erforderlich galt, fanden diese bekannten Verfahren keine große Anwendung.
-
Nach der Erfindung werden nun die Eigenschaften der Baustoffe erheblich
weiter verbessert, wenn die Fluate in wäßriger, gesättigter Lösung in Mengen von
etwa 0,1 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Bindemittel, zugesetzt werden. Dieses
Ergebnis überrascht und steht im Widerspruch zur bisher herrschenden Meinung. Durch
die chemische Reaktion der laut Erfindung zugesetzten Fluate gelingt überraschend
eine derartige Veränderung des reaktionsdisponiblen Kalkhydrats und anderer löslicher
Bestandteile der Bindemittel, daß die Baustoffe bzw. Bauteile ohne Festigkeitsminderung
und ungünstige Beeinflussung anderer wesentlicher Eigenschaften von Putz, Mörtel
und Beton gegenüber den allgemeinen in der Praxis auftretenden aggressiven Einwirkungen
besser als bisher oder in vielen Fällen sogar völlig immunisiert werden. Zugleich
steigert die von der Anwesenheit der kalkbindenden Chemikalien ausgelöste Reaktion
während der Hydratation die Festigkeit und Dichte der Baustoffe und Bauteile ganz
erheblich und verbessert ihre Verarbeitbarkeit.
-
Außer der aggressionsschützenden Wirkung durch verhältnismäßig geringe
Mengen kalkbindender Substanz im Anmachwasser, die durch die Bildung aggressionsbeständiger
Reaktionsprodukte in den Kapillarporen und/ oder durch die Bildung von aggressionsunempfindlichen
Schutzhüllen erklärt werden kann, erlaubt die Erfindung eine geringe Dosierung der
wertvollen Zuschläge. Für die praktische Anwendung der chemischen Zusätze bei Baustoffen
sind diese wirtschaftlichen Gesichtspunkte von großer Bedeutung. Die Kosten für
die Zuschläge halten sich erfahrungsgemäß in tragbaren Grenzen.
-
Nach der Erfindung werden z. B. Festigkeit, Dichte und Aggressionsbeständigkeit
von Beton aus Portlandzement
durch einen Zusatz von Fluaten (Silicofluoriden)
in wäßriger, gesättigter Lösung von bis zu 101., bezogen auf das Zementgewicht,
zum Anmachwasser wie folgt verbessert: 1. Betonfestigkeit Nach DIN 1048 beträgt
die durchschnittliche Steigerung der Biegezug- und Druckfestigkeit gegenüber dem
Nullbeton nach 28 Tagen Prüfzeit +120/0 (Grenzwerte 8 bis 150/,) bzw. +170/, (Grenzwerte
14 bis 25"/,). Die Erhöhung der Festigkeit ist unabhängig vom Zementgehalt und Wasser-Zement-Wert,
d. h., durch den Fluatzusatz laut Erfindung wird eine »echtes< Verbesserung des
Bindemittels erreicht. Durch Fluatmengen, die den Schwellenwert von etwa
10/0 überschreiten, wird die Festigkeitsentwicklung negativ beeinflußt.
-
2. Dichte und Porosität a) Druckwasserdichtigkeit: Die Wasserundurchlässigkeitsprüfung
nach DIN 1048, §§ 14 bis 16, bei 7 at Wasserdruck nach 24 Stunden ergibt Wassereindringtiefen
bei Nullbeton = 7,5 cm, mit Fluatzusatz von 0,5°/o dagegen = 2 cm und von 1,0 °/o
= 1 cm. Eine Dauerdruckbeanspruchung von 19 Tagen bis zu 40 at hat der Nullbeton
nicht ausgehalten. Die Prüfkörper mit 0,5 und 10/0
Fluatzusatz haben der Dauerbelastung
bis 40 at standgehalten, und die Dichtigkeitsschwelle wurde nicht überschritten.
-
b) Kapillarsaugwirkung: Die kapillare Aufsaughöhe wird durch den Fluatzusatz
laut Erfindung auf etwa ein Drittel vermindert. Beim Nullbeton beträgt die Aufsaughöhe
nach 7 Tagen = 12,1 cm, bei 0,5 °/o Fluatzusatz = 4,9 cm Wnd bei 1,0 Fluatzusatz
= 4,8 cm: Auch hier liegt der Schwellenwert bei etwa 10/, maximalem Fluatzusatz.
-
3. Aggressionsverhalten Nach Einlagerungsversuchen in angreifenden
Flüssigkeiten (5"/, Natriumsulfat, 50j, Magnesiumchlorid, CO,- haltiges Wasser
mit einem pH = 3,5) wird durch den Zusatz von Fluaten laut Erfindung (0,5 bzw. 0,3
°/o) eine wesentliche Verstärkung der Widerstandsfähigkeit von Beton aus Portlandzement
und eine vollkommene Immunisierung von Hochofenzement-Beton gegenaggressive Einwirkungen
erreicht.
-
Diese laboratoriumsmäßigen Untersuchungsergebnisse wurden durch vielseitige
praktische Erfahrungen nach langen Beobachtungszeiten bestätigt.