DE1671164C3 - Verfahren zum Hydrophobieren wasserdurchlässiger Baumaterialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hydrophobieren wasserdurchlässiger Baumaterialien, wobei eine wasserlösliche Seife durch Zusatz einer Metallsalzlösung in eine unlösliche Metallseife übergeführt wird.

Aus dem Stand der Technik sind bereits zahlreiche Versuche bekannt, die zerstörende Wirkung von Wasser auf Baumaterialien durch Verwendung von Hydrophobierungsmitteln zu verhindern. So sind im Handbuch der Betonsteinindustrie 1962, S. 613, pulverförmige Metallseifen genannt, die Beton und Putz

ίο wasserabweisend machen sollen. Aus der deutsche.! Auslegeschrift 1 224 653 ist ein Verfahren zur Herstellung von wärme- und schalldämpfendem Material zellenförmiger Struktur beschrieben, bei dem eine wasserlösliche Seife als oberflächenaktives Mittel verwendet wird. Aus der deutschen Auslegeschrift 1 082 847 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Baustoffmischung für wasserabstoßendes Mauerwerk bekannt, bei dem ein Gemisch eines Alkylpolysiloxanpulvers mit einer praktisch inerten Komponente, bei

ao der es i.ich auch um pulverförmige Salze höherer Carbonsauren, wie Aluminium- oder Calciumstearat handeln kann, verwendet wird. Die deutsche Patentschrift 862 573 beschreibt ein Verfahren zum Wasserdichtmachen wassersaugender Betonzuschlagstoffe durch Behandlung mit wasserlöslichen Seifen und anschließend mit Metallsalzlösungen, wodurch ein Überzug von wasserunlöslichen Seifen auf dem Material entsteht.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Mittel zur Hydrophobierung weisen jedoch eine Rtihe von Nachteilen auf, die im folgenden kurz erläutert werden.

Die Wirksamkeit der bis jetzt verwendeten Seifen, beispielsweise Okate und Stearate, hängt von der etwas willkürlichen Ausfällung hydrophober wasserunlöslicher Seifen durch die Einwirkung metallischer Kationen, hauptsächlich Calcium, ab, die vom Portlandzement oder Kalk geliefert werden. Die Ergebnisse sind unterschiedlich, weil eine vollkommene Dispersion

♦° der Seifen nicht erreicht werden konnte, was zu einem Mangel an Wasserbeständigkeit an verschiedenen Stellen führt. Überdies sind die aus wasserunlöslichen Metallseifen niedergeschlagenen Überzüge im allgemeinen spröde und haften an den einzelnen Teilchen der verfertigten Baumaterialien nur ungenügend, so daß eine dauerhafte Wasserabstoßung unter den cyklischen Witterungseinflüssen von Nässe und Trokkenheit nicht gewährleistet ist.

Andere derzeit in Gebrauch befindliche wasserabstoßende Mittel sind Paraffinwachsemulsionen, Ceresine, Ozokerite, Bitumen, synthetische Harzemulsionen und auch wasserlösliche Silikate. Abgesehen von den wasserlöslichen Silikaten, beruhen diese wasserabstoßenden Mittel nicht auf einem chemischen Niederschlag mit Umwandlung löslicher Substanzen in unlösliche Wassersperren. Ihre Wirksamkeit im Verleihen von Wasserbeständigkeit ist hauptsächlich auf ihre Fähigkeit zurückzuführen, die Bewegung von Wasser mechanisch zu erschweren. Die Wirkung der

Glieder dieser Gruppe hängt hauptsächlich von der Größe und Verteilung der Emuisionskügelchen ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten zerstörenden Wirkungen von Wasser in einem weiten Bereich der wasserdurchlässigen Bau-

materialien mit besonderer Berücksichtigung der vielen vorhandenen Arten von Leichtbeton und ihrer Zuschlagstoffe auf einer kommerziellen wirtschaftlichen Grundlage innerhalb tragbarer Grenzen zu vermeiden

«der zu vermindern und dadurch die Verwendung oder die Anwendungsmöglichkeiten derartiger Baumaterialien zu vergrößern.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß vor der Bildung der wasserunlöslichen Metallseife die Baumaterialien mit einem im wesentlichen aus einer Emulsion gnverseifter Wachse in einer wäßrigen Seifenlösung jnd einem damit verträglichen Antioxydationsmittel gestehenden Imprägniermittel imprägniert werden.

Die Anwendung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung erstreckt sich gleichermaßen auf die Oberflächen von Baumaterialien als auch auf die Oberflächen von Baumaterial-Zuschlagstoffen, aus denen derartige Baumaterialien in an sich bekannter Weise hergestellt werden. Demgemäß bezieht sich der in der vorliegenden Beschreibung und den \nspriichen verwendete Ausdruck »wasserdurchlässige Baumaterialien« sowohl auf Leichtbaumaterialzuschläge aus der Gruppe der natürlich vorkommenden Leichtzuichläge, wie Bimsstein, vulkanische Asche, Schlacke, Kieselgur und perlitische Rhyolite, künstlich gestreckte oder gesinterte Leichtzuschlagstoffe, wie solche, hergestellt aus Perlit, Vermikulit, Glasachat, Schiefer, Schieferton, Ofenschlacke und Lehm, behandelte rellulosehaltige Substanzen, wie Fasern, Sägemehl, Holzsplitter und Späne, als auch auf Baumaterialien aus der Gruppe Mauerwerk, Bausteine, aus Portlandzementbeton oder Zement hergestellte Baueinheiten, wie z. B. Gipse, Mörtel, Mauerblöcke, Dachziegel und Fußbodenfliesen, Wandplatten, Plattenbalken, Träger, Rohre und Zement-Asbest-Platten, Quader und Paneele, Gipserzeugnisse, einschließlich Decken- und Wandtafeln, Formen und Formstücke, Sorelzement- und Puzzolanzementerzeugnisse.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient vorteilhafterweise insbesondere dazu, die im vorangegangenen Abschnitt angeführten Leichtbaustoff-Zuschlagstcffc: hydrophob, d. h. wasserabstoßend zu machen, wobei diese Stoffe z. B. zur Herstellung von Leichtbeton verwendet werden können, d. h. Beton mit einem Gewicht in der ungefähren Größenordnung von 0,48 bis 2,08 g/cm³ im Vergleich zu herkömmlichen Betonarten, die im allgemeinen ein Gewicht von 2,24 bis 2,40 g/cm³ aufweisen. Diese Leichtzuschlagstoffe können auch Verwendung finden als Komponenten von Gipsen oder Pariser Gipsen für lnnenraumverkleidungen, Wandtafeln, gegossene oder zersägte Plattenbalken od. dgl., wobei ein gewisser Grad von Wasserbeständigkeit, verbunden mit Leichtheit und hohen thermischen Isoliereigenschaften von Vorkil sind.

Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verwendung gelangende Imprägniermittel besteht im wesentlichen aus einer Emulsion unverseifter Wachskügelchen in einer wäßrigen Lösung wasserlöslicher Seife "der Seifen und enthält auch ein verträgliches Antioxydationsmittel. Es wird durch alkalische Verseifung eines geeigneten Wachses oder einer Zusammensetzung aus Wachsen und Fettsäuren, welche ebenfalls das verträgliche Antioxydationsmittel enthält, hergestellt.

Geeignete Alkalien oder alkalische Substanzen für diese Verseifung bestehen aus Alkalimetallhydroxyden, z. B. Natriumhydroxyd und Kaliumhydroxyd, Ammoniumhydroxyd sowie Aminen, wie z. B. Morpholin, Mono-, Di- und Triäthanolamin u. dgl.

Geeignete Wachse oder Zusammensetzung aus Wachsen und Fettsäuren sind diejenigen, welche bei einer eeeienet kontrollierten Verseifung in Gegenwart von Wasser eine wasserlösliche Seife oder wasserlösliche Seifen bilden, begleitet von einem unverseifbaren Wachs oder unverseifbaren Wachsfraktionen, die in dem Endprodukt in Form einer stabilen Emulsion verbleiben. Demzufolge muß die Zusammensetzung aus Wachsen und/oder Fettsäuren wenigstens eine Verbindung einschließen, welche aus folgenden Gruppen gewählt ist: teilweise verseifbare Wachse, Mischungen aus verseifbaren Fettsäuren und unverseifbaren Wachsen und Mischungen aus verseifbaren und unverseifbaren Wachsen.

Die verseifbaren Wachse können vollständig verseifbar sein, z. B. das vollständig verseifbare Pflanzenwachs Japanwachs oder teilweise verseifbar, wie z. B.

das teilweise verseifbare Pflanzenwachs Carnaubawachs, Bienenwachs, Candelillawachs u. dgl.

Unverseifbare Wachse sind beispielsweise Paraffinwachs, Ceresin, raffinierte Paraffinerzeugnisse, Ozokerit od. dgl. In den beiden letzten Klassen können

ao einige Bitumina vertreten sein. Wenn unverseifbare Wachse bei der Herstellung des Imprägniermittels verwendet werden, können Dispersionsmittel, wie Abietinsäure oder Kolophoniumharz Verwendung finden. Diese Wachse, welche gegenüber Emulgieren widerstandsfähig sind, können durch die Verwendung von Triäthanolaminstearat emulgiert werden.

Verseifbare Fettsäuren schließen ölsäure oder Olein, Stearinsäure, Palmitinsäure od. dgl. ein. Diese Fettsäuren sind vollständig verseifbar zur Erzeugung wasserlöslicher Seifen, z. B. Ammoniumoleat, -palmitat oder -stearat, welche dank ihrer Netzmittel-Eigenschaften die Dispersion der Wachskügelchen unterstützen.
Zusätzliche wasserlösliche Seifen zur Unterstützung der Herstellung einer stabilen Emulsion aus unverseifbarem Wachs oder unverseifbaren Wachsfraktionen kann durch Verseifung von Kolophoniunihaiz oder Harzsäure oder daraus abgeleiteten Säuren gebildet werden.

Die Auswahl der Wachse und irgendwelcher Fettsäuren zur Verseifung und ihrer Verhältnisse zueinander hängen weitgehend von den an das Imprägniermittel gestellten Forderungen ab, sowie auch von den Eigenschaften des Baumaterials, welches damit behandelt werden soll, sowie auch von der Verfügbarkeit und dem Preis der Bestandteile.

Eine bevorzugte Zusammensetzung aus Wachsen und Fettsäuren zur Herstellung von Imprägniermitteln, die mit den meisten Silikon- und Zellulose-Zuschlagstoffen brauchbar ist, ist die Zusammensetzung aus Kolophoniumharz, Japanwachs, Cärnaubavrachs und ölsäure oder Olein. Japanwachs ist leicht und vollständig verseift, Carnaubawachs ist nur teilweise verseift und die wasserlöslichen Seifen aus der

5S Verseifung des Harzes nnd der ölsäure oder des Oleins unterstützen die Emulgierung des unverseifbaren Wachsanteils des Carnaubawachses.

Irgendeine ausgewählte Zusammensetzung aus Wachsen und irgendwelchen Fettsäuren wird in an sich bekannter Weise mit Alkali oder alkalischer Substanz verseift, beispielsweise durch Erhitzen in Gegenwart von Wasser. Der Anteil des verwendeten Alkalis oder der verwendeten alkalischen Substanz sollte ausreichend sein, um die in den Wachsen und irgendwelchen freien Fettsäuren vorhandenen Fettsäuren völlig zu verseifen. Die Verseifung muß unter kräftigem Rühren erfolgen, um die Emulgierung des unverseifbaren Wachses oder der unverseifbaren Wachsfrak-

!ionen zur Vervollständigung des Verseifungs- und Emulgiervorgangs zu sichern, und in der letzten Stufe der Hefstellung des Imprägniermittels wird die Stabilisierung der Emulsion durch rasches Erhärten der heißen, weichen Wachskügelchen durch Hinzufügung kalten Wassers erreicht. Ein rasches Abkühlen des weichen Wachses ist erforderlich, um ein Zusammenballen oder Verschmelzen der Wachskügelchen zu verhindern.

ölsäure 2,5 Volumprozent

Ammoniak 8,0 Volumprozent

(0,88 spezi. Gewicht) Antioxydationsmittel

bulyliertes Hydroxytoluol 0,1 Gewichtsprozent Wasser zum Auffüllen auf 100 Volumprozent.

Die abgewogenen Feststoffe und die abgemessene ölsäure- oder Olein-Menge wird zu 50 ml Wasser

SA

toren sind Schutzkolloide, welche Gelatine, Kasein, Akaziengummi, Hydroxymethyl oder -äthylzellulose, Carboxymethylcellulose, Carboxyvinylpolymere, Polyacrylate u. dgl. enthalten. Wenn es vorteilhaft erscheint, ein Schutzkolloid zu verwenden, ist es ratsam, ein geeignetes Antiseptikum, wie Natriumpentachlorophenat od. dgl., der Zusammensetzung zuzugeben.

Wenn Wachse, Fettsäuren und fettsaure Seifen, ob wasserlöslich oder nicht, ultravioletter Strahlung ausgesetzt werden, unterliegen sie einer Oxydation und einem raschen Zerfall. Es muß daher ein stabiles und verträgliches Antioxydationsmittel in dem Imprägniermittel enthalten sein, sowohl um dieses vor Zerstörung zu schützen, als auch die Widerstandsfähigkeit der schließlich niedergeschlagenen wasserunlöslichen Metallseife gegenüber Oxydation zu erhöhen. Ein bevorzugtes Antioxydationsmittel ist butyliertes Hydroxytolouol, welches in einer Konzentration von einem Millionstel in dem Imprägniermittel vorhanden sein kann.

Das Niederschlagsmittel zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht im wesentlichen aus einer wäßrigen Lösung eines oder mehrerer wasserlöslicher Metallsalze, wobei das metallische Kation oder die metallischen Kationen die Bildung wasserunlöslicher Metallseifen bewirken. Wenn das Niederschlagsmittel in ein Imprägniermittel eingearbeitet oder auf andere Weise mit diesem in Berührung gebracht wird, erfolgt eine Umwandlung der wasserlöslichen Alkaliseifen des Imprägniermittels in einen hydrophoben Niederschlag aus wasserunlöslichen Metallsalzen.

Solche geeigneten wasserlöslichen Metallsalze enthalten Calciumchlorid, Bariumchloria, Zinkchlorid, Zinksulfat, Aluminiumsulfat u. dgl.

Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung von Imprägnier- und Niederschlagsmitteln. Es ist selbstverständlich, daß Dinge, wie z. B. die Auswahl einer besonderen Stoffzusammensetzung zur Herstellung irgendeiner Art von Verbindung unter Berücksichtigung gewisser Erfordernisse erfolgt, denen der Betonfachmann durch Abwandlung Rechnung trägt. Es ist daher selbstverständlich, Haß sich die Erfindung nicht auf die angegebenen Beispiele oder die Stoffauswahl oder die Mengenaufgaben beschränkt.

Beispiel 1

Eine allgemeine Zusammensietzung für ein Imprägniermittel ist folgende:

Kolophonium 2,5 Gewichtsprozent

Japanwachs 1,5 Gewichtsprozent

Carnaubawachs 1,0 Gewichtsprozent

vorsichtig
ungefähr 15 min

eine Temperatur von etwa 70"C abkühlen gelassen.

Zu diesem Zeitpunkt werden weitere 2 ml einer starken Ammoniaklösung unter Rühren hinzugegeben. Durch

rasche Zugabe von kaltem Wasser wird das Gemisch ao dann sogleich auf ein Gesamtvolumen von 100 ml

gebracht. Dieses Imprägniermittel ist unter normalen

Lagerungsbedingungen stabil.

Beispiel 2

^a5 Kolophoniumharz 3,0 Gewichtsprozent

Ölsäure oder Olein 3,0 Volumprozent

Wollfett 1,5 Gewichtsprozent

Japanwachs 2,0 Gewichtsprozent

Carnaubawachs 1,5 Gewichtsprozent

butyliertes Hydroxytoluol .. .0,1 Gewichtsprozent konzentriertes Ammonium

Hydroxydlösung 88 N 4 ml

Tetra-hydro-l-4-oxazin 3 ml

Wasser zum Auffüllen auf 200 ml Gesamtvolumen. 35

Arbeitsweise:

Die Wachse, Harz, ölsäure oder Olein und das Antioxydationsmittel werden mit 100 ml Wasser von etwa 90⁰C erhitzt und so lange durchgerührt, bis die Wachse, Harz und ölsäure oder Olein vollständig geschmolzen sind. Zur Vermeidung einer Gelatinierung ist es wichtig, dafür zu sorgen, daß stets ein Überschuß an Ammoniumhydroxyd in diesem Produkt vorhanden ist. Durch Erhitzen mit ständigem Umrühren wird die Temperatur der Mischung auf etwa 95° C erhöht. Die Temperatur der Mischung wird auf 70 bis 80 C erniedrigt, indem man die Mischung unter ständigem Rühren abkühlen läßt, worauf dann genügend kaltes Wasser rasch hinzugefügt wird, um das Volumen auf 200 ml zu bringen.

Bei der industriellen Herstellung können die Wachse, Ölsäure oder Oleinlanolin oder Wollfett, bulyliertes Hydroxytoluol zusammengeschmolzen und in Blöcke geeigneter Größe und/oder geeigneten Gewichts gegossen oder granuliert werden. Ein wachsdispergierendes Silikonharz, ähnlich der Art, wie es für Kraftfahrzeuge oder Möbelpolituren verwendet wird, kann das Wollfett in der obigen Zusammensetzung ersetzen.

Gersthofen- oder Candelilla- od. dgl. Hartwachse können an die Stelle von Carnaubawachs treten. Bienenwachs, etwas Ceresin und Ozokerit können Japanwachs ebenso ganz oder teilweise ersetzen. Aus dem vorangegangenen ist offensichtlicii, daß ein großer Bereich von einfachen zusammengesetzten und abgeleiteten fettähnlichen Substanzen und Wachse synthetischen oder künstlichen, tierischen, mineralischen oder pflanzlichen Ursprungs einige der erwähnten

Komponenten ersetzen können. Es ist auch selbstverständlich, daß, ganz abgesehen von den oben genannten Emulsionen, Kombinationen von fertigen Emulsionen, wie diejenigen von anderen gesättigten Paraffinkohlenwasserstoffen, der Einfachheit halber beigefügt werden können; so können beispielsweise im Handel erhältliche Emulsionen aus Paraffinwachs mit dem obigen Produkt vermischt werden, wenn dies wünschenswert erscheint. Es sei bemerkt, daß entsprechend der Stoffauswahl Temperaturänderungen vorgenommen werden sollten, um Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften auszugleichen.

Beispiel 3

Eine bevorzugte Zusammensetzung für ein konzentriertes Imprägniermittel ist folgende:

Kolophoniumharz Grad N 25,0 g

Japanwachs 15,0 g

Carnaubawachs 10,0 g

ölsäure 25,0 ml

Natriumhydroxyd 12,0 g

butyliertes Hydroxytoluol 0,1 g

Wasser wird hinzugefügt, um bis zu 1000 ml aufzufüllen.

Das Gewicht der Festkörper und das gemessene Volumen von ölsäure werden zu 300 ml Wasser hinzugefügt und die Mischung wird bis zum Kochen erhitzt, um die Wachse vollständig zu schmelzen. Das Natriumhydroxyd wird getrennt in 25 ml Wasser gelöst und diese Lösung wird dann in kleinen Gaben dem geschmolzenen Wachs hinzugefügt, während man stets mit einem mechanischen Mischer rührt. Die Mischung wird dann ungefähr 45 min lang gekocht und anschließend auf eine Temperatur von 60⁰C abgekühlt. Die Mischung wird unverzüglich auf ein Gesamtvolumen von 1000 ml gebracht, indem rasch kaltes Wasser zugegeben wird. Während des ganzen obigen Verfahrens ist es wichtig, für eine vollständige Verseifung und Emulgierung zu sorgen. Die Mischung ist jederzeit vom ursprünglichen Schmelzstadium des Wachses bis zur endgültigen Emulgierung und Abkühlung einem ständigen und wirksamen mechanischen Mischen zu unterwerfen.

Rasches Abkühlen des erweichten Wachses ist notwendig, um ein Zusammenballen oder Verschmelzen der Wachskügelchen zu verhindern und es kann notwendig sein, eine besondere hochwirksame Misch- und Kühleinrichtung vorzusehen, um sicherzustellen, daß während der Emulgierung eine optimale Teilchengröße entsteht.

Aus wirtschaftlichen oder anderen Gründen kann es erforderlich sein, andere Komponenten mit ähnlichen Eigenschaften an die Stelle derjenigen zu setzen, die in der obigen bevorzugten Zusammensetzung angegeben wurden, beispielsweise Candelillawachs an die Stelle von Carnaubawachs. Eine Mischung aus Bienenwachs und Hartceresin kann auch Carnaubawachs ersetzen.

Andere Alkalien oder alkalische Substanzen, wie Ammoniak oder Kaliumhydroxyd oder Triäthanolamin, können wegen ihrer Äquivalenz mit Natriumhydroxyd in der obigen Formulierung dieses ersetzen.

Beispiel 4

Die bevorzugte Zusammensetzung für eine konzentrierte Niederschlagslösung besteht aus:

Aluminiumsulfat mit einem Gewicht von 200 g A1₂(SO₄)₃ · 18 H₂O; Wasser wird bis zum Erreichen von 1000 ml Gesamtvolumen dazugegeben;

oder wahlweise aus:

Zinksulfat ZnSO₄ · 7 H₂O kann in der gleichen Konzentration wie oben angegeben verwendet werden, um vorzugsweise neuen Portlandzement und insbesondere Oberflächen aus Faserkiesel damit zu behandeln.

ίο Weiterhin kann Bariumchlorid in der gleichen Konzentration Verwendung finden, wenn Gips- oder Sorelzementoberflächen behandelt werden sollen.

Die Niederschlagslösung sollte in Kunststoff behältern gelagert werden.

Kurz gesagt besteht das erfindungsgemäße Verfahren aus einem Imprägnieren wasserdurchlässigen Baumaterials mit einem Imprägniermittel, gefolgt von einem in Kontaktbringen des imprägnierten Baumaterials mit einem Niederschlagsmittel. Die tatsächliche Wirkungsweise dieses Verfahrens kann sich ändern oder unterschiedlich sein, je nachdem ob das zu behandelnde Baumaterial ein verfertigtes Baumaterial oder ein Baumaterialzuschlag ist.

Im Falle einiger Leichtbaumaterial-Zuschläge kann

«5 es ein Vorteil, ja sogar notwendig sein, unter Vakuum zu imprägnieren. Der poröse Zuschlag befindet sich in einem luftdichten Behälter und wird von dem Imprägniermittel überdeckt. Aus dem geschlossenen Behälter wird Luft abgesaugt und wenn durch eine Schauöffnung festgestellt wird, daß keine Luftblasen mehr aus dem überdeckten Zuschlag aufsteiger, wird das Innere des Behälters zur Atmosphäre hin geöffnet. Dadurch wird die in offenen Röhrchen oder Hohlräumen enthaltene oder zwischen die Mineralien des Zuschlagstoffs eingeschlossene Luft unter Vakuum ausgetrieben und durch die Imprägniermittel ersetzt, wenn wieder Atmosphärendruck herrscht. Ein in der Regel guter Wirkungsgrad für die Anwendung ergibt sich, wenn das gemäß einem der Beispiele 1 bis 3 hergestellte Imprägniermittel mit so viel Wasser verdünnt wird, daß 40 Volumteile entstehen. Das Niederschlagmittel nach Beispiel 4 wird in gleichem Ausmaß mit Wasser verdünnt, wenn es in diesem Verfahren Verwendung findet. Das überschüssige Imprägniermittel wird abgezogen und der Zuschlagstoff lang genug in die Niederschlagslösung getaucht, um einen Niederschlag der gewünschten hydrophoben Schicht zu gewährleisten. In der Praxis wurde gefunden, daß für einige natürlich vorkommende Leichtzuschlagstoffe die zweite Behandlungsstufe nicht notwendig unter Vakuumbedingungen durchgeführt werden muß.

Die behandelten Teilchen des Zuschlagstoffs werden wieder abgeseiht und bei niedriger Temperatur (40 bis 45°C) ofengetrocknet oder atmosphärisch getrocknet, um Restwasser zu entfernen und das Haften des Niederschlagsfilms an der Oberfläche des Zuschlagstoffs zu ermöglichen. Beim Trocknen des behandelten Zuschlagstoffs entwickelt sich seine maximale Wasserabstoßung. Die Temperatur sollte zu keiner Zeit während des Aushärtens oder Trocknens des behandelten Produkts bis zum Schmelzpunkt des niedergeschlagenen hydrophoben Films oder darüber ansteigen.

Wo die Kosten für die Erhitzung nicht ins Gewicht fallen, kann die erste oder Imprägnierungsstufe häufig

dadurch bewerkstelligt werden, daß der Zuschlagstoff genügend lang in eine heiße Lösung des Imprägniermittels getaucht wird, um die eingeschlossene Luft zu entfernen, und der Zuschlagstoff, noch während er in

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die Flüssigkeit eingetaucht ist, abkühlen gelassen Im Falle von verfertigten Baustoffen werden die

wird. Imprägnier- und Niederschlagsmittel durch irgend-

Wo die Herstellung von behandelten Zuschlagstoffen einen geeigneten Beschichtungsvorgang, beispielsweise

nicht durch Forderungen nach Raumeinsparung oder durch Sprühen, Walzbeschichten, Bürsten, Schwabbern

raschen Ausstoß beschränkt ist, können die Leicht- 5 und Tauchen auf die Oberfläche von Baustoffen auf-

zuschlagstoffe durch einfaches Eintauchen in das gebracht.

Imprägniermittel imprägniert werden, beispielsweise Zur Behandlung derartiger Flächen, wie Mauerwerk, indem die Zuschlagstoffe in einen langsam rotierenden poröse Bausteine, zellulosehaltige Wände und Deckenperforierten oder siebwandigen Behälter gehalten wer- tafeln und Paneele, Gipstafeln und -paneele, Faserden, der in einen mit dem Imprägniermittel gefüllten io kiesel und Asbestzementerzeugnisse sowie Portland-Tank eingetaucht ist, wobei der Zuschlagstoff Vorzugs- zement enthaltende Stoffe, beträgt die Konzentration weise nicht mehr als .die Hälfte des Behälters füllt. der zur Anwendung gelangenden Imprägnier- und Die Konzentration des Imprägniermitteis ist so einge- Niederschlagsmiittel vorzugsweise ein Teil der nach stellt, daß ein Zuschlagstoff-Überzug oder -film von einem der Beispiele hergestellten Zusammensetzungen gewünschter Dicke erhalten wird; die Eintauchzeit »5 zu 20 Teilen Wasser.

muß genügend lang sein, um die Beschichtung aller In gewissen Fällen kann es wünschenswert und vorOberflächen des Zuschlagstoffs zu gewährleisten. teilhaft sein, die Oberfläche von Baustoffen, z. B. die Eine Anzahl Leichtzuschlagstoffe einschließlich Oberfläche von Mauerwerk, natürlichen Bausteinen, einiger Bimssteine und Vermikulite kann dadurch Tonziegeln und -röhren, mit einem Niederschlagsmittel imprägniert werden, daß die Zuschlagstoffe und das ^ao vorzubehandeln und vorzugsweise eine weitere Anwen-Imprägniermittel eine vorbestimmte Zeit lang bei- dung des Niederschlagsmittels nach dem Imprägnieren spielswwise in einem Betonmischer durchgemischt mit dem Imprägniermittel vorzunehmen. Dies ist inswerden. besondere der Fall bei stark mit Kohlendioxyd ge-Um den Nachteil von übeischüssigem Restwasser, sättigten Oberflächen von zementösen Baustoffen, die das in irgendeiner Stufe beseitigt werden muß, zu ver- ^a5 mit Vorteil mit einer Niederschlagslösung von der meiden, können poröse Zuschlagstoffe durch einen doppelten Konzentration wie oben empfohlen vorbegeeigneten Sprühvorgang mit dem Imprägniermittel handelt werden können.

behandelt werden, wobei letzteres in einen Zylinder Frische zementöse Baustoffe wie Portlandzementoder eine Kammer gesprüht wird, durch welchen bzw. beton und Faserkiesel können für Zement übliche durch welche die Zuschlagstoffe in Folge der Schwer- 3o Calcium- oder sogar Aluminiumsalze enthalten, und kraft hindurchfallen. Dieses Verfahren ermöglicht eine solche Salze unterstützen das Niederschlagen der ausreichende Teilchenbeschichtung ohne den Nachteil hydrophoben Metallseifen aus dem Imprägniermittel, überschüssigen, im Zuschlagstoff absorbierten Wassers. Ähnlich verhält es sich mit in frischem Kalkmörtelgips Das Niederschlagsmittel kann auf ähnliche Weise vorhandenem Calciumhydroxyd. Überdies kann ein und unmittelbar nach der obigen Behandlung ange- 35 derartiger »interner« Niederschlag in zementösen Stofwendet werden. Bei der oben beschriebenen Sprüh- fen durch eine vorläufige Behandlung mit Salzsäure methode sollte die Konzentration des Imprägnier-bzw. an Ort und Stelle gebildet werden, was insbesondere Niederschlagsmittels ungefähr ein Teil der nach einem bei alten Betonoberflächen wünschenswert ist, wo die der Beispiele hergestellten Zusammensetzungen zu Calciumsalze mit Kohlendioxyd gesättigt worden sind. 5 Teilen Wasser sein. 4° Das Eindringen sowohl der Imprägnier- als auch der Auf dem Gebiet der Betontechnik ist es bekannt, Niederschlagsmittel in durchlässige Baustoffe kann daß die Eigenschaften von Zuschlagstoffen sehr ver- erleichtert werden und es läßt sich ein tieferes Eindrinschieden sein können, selbst wenn die Materialien von gen durch Verwendung von wäßrigem Äthanol oder der gleichen Entnahmestelle stammen. Die Zusammen- Methanol als Verdünnungsmittel für die nach den Setzung und Konzentration des Imprägnier- und « Beispielen hergestellten Zusammensei/ungen erzielen. Niederschlagsmittels sollten daher an Hand prakti- Das erfindungsgemäße Verfahren verleiht den bescher Testversuche mit jedem zu behandelnden Mate- handelten Baustoffen und im Falle von behandelten rialposten festgestellt werden, um Faktoren, wie Poro- Zuschlagstoffen, den daraus hergestellten Baustoffen sität und Reaktionsfähigkeit der Oberfläche zu ermit- einen größeren Grad von Wasserabstoßung und teln, oder es kann notwendig werden, geeignete Ver- ⁵° Widerstand gegen die zerstörerischen Einwirkungen Suchseinheiten zu gießen, welche geprüft werden sollen, von Wasser, als dies mit unbehandelten Baustoffen um die günstigste Zusammensetzung für den Behänd- der Fall sein würde. Dies ist in dem nachstehenden lungsvorgang zu erfahren. Beispiel 5 aufgezeigt.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung hydrophob Ferner ist das nach dem Verfahren gemäß vorliegengemachten Leichtzuschlagstoffe können unbestimmt 55 der Erfindung hergestellte Endprodukt dauerhafter,

lange Zeit gelagert werden und, wann auch immer homogener und widerstandsfähiger gegen Wasser als

gewünscht, bei irgendeiner der normalen Anwendungs- dies durch Verwendung einfacher Zusammensetzunger

möglichkeiten von Leichtbauzuschlagstoffen Verwen- aus Fettsäuren, vorgefertigten wasserunlöslichen Me-

dung finden, beispielsweise bei der Herstellung von tallseifen oder bevorzugten Emulsionen nach irgend-

Leichtbeton mittels herkömmlicher Betonherstellungs- einem der an sich bekannten Verfahren möelich wäre

verfahren. Die daraus resultierenden Leichtbaustoffe Es wird angenommen, daß diese Wasserabstoßuni

zeigen bemerkenswerte Eigenschaften, wie erhöhte oder Widerstandsfähigkeit gegen Wasser das direktf

Wasserbeständigkeit, sehr beständige Druck-und Zug- Ergebnis der gesteuerten physikalischen und chemi-

festigkeit (mit einem Wasser: Zement-Verhältnis, sehen Reaktion ist, die sich während des Ablaufs de! vergleichbar demjenigen in Kompaktbeton), mäßiges 5 erfindungsgemäßen Verfahrens abspielt Die wasser·

Schrumpfen und gute Warmeleitfahigkeitsbeiwerte lösliche Seife oder Seifen in dem Imprägniermitte

sowie wünschenswerte akustische und gute Feuer- unterstützen nicht nur die Emuleierung derunverseif-

Schutzeigenschaften. ten Wachskügelchen, sondern breiten sich, bei Anwen-

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dung auf poröses Baumaterial über das Material aus Nach dem Aushärten wurden die Formen entfernt und bilden darauf eine gleichmäßige Haftschicht und und jede Probe wurde solange luftgetrocknet, bis Geerleichtern den Eintritt der Wachskügelchen in die wiehtskonstanz vorlag. Die drei Versuchsexemplare Poren und- Röhrchen des Materials. Bei Behandlung wurden anschließend während 48 h vollständig in ein mit dem Niederschlagsmittel werden die wasserlös- 5 Wasserbad getaucht. Danach wurden die Proben oberlichen Seifen in einen dauerhaften und festhaftenden flächengetrocknet und gewogen, um die Gewichts-Film aus wasserunlöslichen Metallseifen umgewandelt, änderung festzustellen. Es ergaben sich folgende welche den behandelten Stoffen hydrop'liobe Eigen- Ergebnisse:
schäften verleihen, wenn sie nach der Behandlung Wasseraufnahme

altern und austrocknen. Solche Filme sind weicher, ₁₀ Behandelter Bimsstein 5,2%

nachgiebiger, dauerhafter und haftfähiger als irgend- Sandzement 6,0%

welche nach einem bekannten Verfahren erzeugten Unbehandelter Bimsstein 40^3%

Filme, denn sie halten außerdem die Wachskügelchen

fest, die sowohl wasserabstoßende Eigenschaften be- Es sei bemerkt, daß dem zum Versuch verwendeten

sitzen als auch den Durchtritt des Wassers durch die ₁₅ Füllwasser kein wasserabstoßendes Mittel beigegeben

Poren und Röhrchen des behandelten Materials be- wurde.

hindern. Die Ergebnisse zeigen deutlich, daß die Wasserauf-

Diese unerwarteten fortschrittlichen Ergebnisse, die nähme des behandelten Bimssteins mit derjenigen man bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah- eines dichten Zuschlagstoffs vergleichbar ist. Derartige rens erzielt, dürften auf einer polaren Wechselwirkung _ao behandelte Zuschlagstoffe können daher in Betonder beteiligten Stoffe beruhen. Die Oberfläche von mischern bei einem Mindestbedarf an Füllwasser Baumaterialien ist auf Grund der stark polaren Be- verwendet werden. Diese genaue Einstellung des sUndteile, wie Calciumcarbonat, Silikaten usw. zur Wasser-Zement-Verhältnisses bei Gemischen aus po-Wechselwirkung mit den polaren Carboxylgruppen der rösem Zuschlagstoff und Portlandzement ergibt zwanglöslichen Metallseifen befähigt. Auf dieser sehr polaren 35 läufig verbesserte Endfestigkeiten, verringerte Schrump-Oberfläche wird die polare Carboxylgruppe der Me- fung, kürzere Austrocknungszeiten und eine erhebliche tallseife, die als Träger für das Wachs dient und es tief Senkung der Gesamtkosten. Die gleichen Muster wurin die Poren und Kapillaren einträgt, während des den während der vergangenen 2 Jahre Befeuchtungs-Imprägnierungsvorgangs durch die Wirkung der Me- und Trocknungszyklen unterworfen, ohne daß sich tallsalzlösung fixiert. Hierbei bildet sich eine wasser- ₃₀ dabei irgendeine merkliche Änderung der Absorptionsfeste Membran aus unlöslicher Seife, auf der die weni- eigenschaften ergeben hätte.

ger polaren Wachsteilchen anhaften. Hierdurch ent- Wie bereits ausgeführt, werden die hydrophoben steht ein Polaritätsgradient, der von der Oberfläche Eigenschaften, die die Leichtbaumaterial-Zuschlagdes Baumaterials bis zur Schicht aus den unverseif- stoffe durch Behandlung mittels des erfindungsgemäßen baren Wachsteilchen hin abnimmt, wodurch das Ein- ₃₅ Verfahrens erhalten, auch auf die aus solchen Zudringen von Wasser, das bekanntlich stark polar ist, schlagstoffen hergestellten Baumaterialien übertragenwirksam verhindert wird. Es wurde ebenfalls gefunden, daß die hydrophoben

Darüber hinaus werden beim Imprägniervorgang Eigenschaften auf Kompaktbeton übertragen werden

die Poren und Kapillaren auch auch teilweise physi- können, wenn man das erfindungsgemäße Verfahren

kaiisch blockiert. ₄o bei Zuschlagstoffen, wie Fels, Stein, Quarz, verschie-

Die vorstehende theoretische Betrachtung stellt den dene Silikate, Marmor- und Ziegelbruch, Schotter und

Versuch dar, den unerwarteten technischen Effekt des Sand, vor oder während der Herstellung von Beton

erfindungsgemäßen Verfahrens nachträglich mecha- aus diesen Zuschlagstoffen anwendet. Das Verfahren

nisch zu deuten. erfordert selten mehr als das Einarbeiten des Imprä-

45 gniermittels in den Zuschlagstoff bei gründlichem Ver-

Beispiel 5 mischen, Trocknen des so beschichteten Zuschlag-

Dieses Beispiel zeigt die durch das erfindungsgemäße Stoffs, Wiederholen des Vorgangs unter Verwendung Verfahren erzielbare wasserabstoßende Wirkung. Das des Niederschlagsmittels und nochmaliges Trockner Verfahren wurde bei der Behandlung von sorgfältig des erhaltenen hydrophob beschichteten Zuschlagsortiertem, aus örtlicher Quelle stammendem Bims- 50 Stoffs. Wenn sehr konzentrierte Lösungen des Im-Steinzuschlagstoff und dessen Mischung mit Portland- prägniermittels benutzt werden, kann das Trockner zement angewendet, um Versuche durchzuführen. sogar als unnötig wegfallen und die Behandlung mil

Die Probe des sortierten Bimssteins wurde in zwei dem Niederschlagmittel kann unverzüglich erfolgen

Anteile geteilt, von denen der eine durch das obige Die Imprägnier- und Niederschlagmittel könner

Verfahren behandelt und der andere unverändert 55 sogar bei dichten Betonznschlagstoffen oder solcher

gelassen wurde. Jedem Anteil wurde Portlandzement mit geringer Porosität verwendet werden, wobei si<

im Verhältnis von einem Teil Zement auf fünf Teile in den Herstellungsvorgang mit aufgenommen werdei

Zuschlagstoff hinzugefügt. sollen, indem man sie einfach nacheinander in dai

Es wurde einfaches Wasser zugegeben, bis eine Füllwasser einbringt und dann bei der Betonherstellunj

gewünschte Plastizität erreicht war. Dabei wurde fest- 60 auf übliche Weise verfährt, wie aus folgendem Beispie

gestellt, daß die hierzu erforderliche Wassermenge hervorgeht: Zu drei Vierteln der bekannten Menge voi

beim unbehandelten Zuschlagstoff erheblich größer Füllwasser, das für eine normale Betonmischung erfor

als beim behandelten Muster war. derlich ist, wird das konzentrierte Imprägniermittel in

Das Zement-Zuschlagstoffgemisch wurde dann in Verhältnis 1 I auf 80 kg des im Mischer benutztei

Formen gegossen und zum Aushärten beiseitegelegt. 65 Zements hinzugegeben. Dann werden Zement um

Zum weiteren Vergleich wurde ein im Verhältnis 1 : 5 Zuschlagstoff beigefügt und gründlich durchgemischt

aus Sand und Zement bestehender Block ebenfalls in Wenn die Mischung gleichmäßig und plastisch ist

eine Form gegossen und zum Aushärten beiseitegelegt. werden 0,568 1 des konzentrierten Niederschlagmittel

zugegeben und gründlich in die Mischung eingearbeitet. Kleine Wassermengen !können nun hinzugefügt werden, um einen gewünschten Grad an Bearbeitbarkeit und Ausbreitung zu erreichen.

Beim Mischen von Gipsen und Mörteln kann ähnlich verfahren werden, wobei jedoch zu bedenken ist, daß in dieser Mischung in Folge der Teilchen-Schmierwirkung des Additivs weniger Wasser erforderlich ist. Nachdem der frisch zubereitete Beton in Formen gegossen wurde, ist es wichtig, darauf zu achten, daß während des Abbindens und Aushärtens kein nennenswerter Wasserverlust eintritt. Ein erheb-

licher Wasserverlust im Aushärtestadium würde nämlich die Entwicklung der wasserabstoßenden Beschaffenheit vorzeitig in die Wege leiten, wodurch der normale Verlauf der Hydratisierung des Zements verhindert und die Entwicklung jeder erwarteten oder erforderlichen Druckfestigkeit ernsthaft gefährdet würde. Frisch vergossener Beton sollte vor dem Kohlendioxyd der Luft und Feuchtigkeitsverlust durch Abdeckung mittels eines Polyäthylen- oder Vinylchloridüberzugs geschützt werden. Formen aller Art sollten so wirksam abgedeckt werden, daß die Feuchtigkeit praktisch nahezu 100 %ig beibehalten wird.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Hydrophobieren wasserdurchlässiger Baumaterialien, wobei eine wasserlösliche Seife durch Zusatz einer Metallsalzlösung in eine unlösliche Metallseife übergeführt wird, d adurch gekennzeichnet, daß vor der Bildung der wasserunlöslichen Metallseife die Baumaterialien mit einem im wesentlichen aus einer Emulsion unverseifter Wachse in einer wäßrigen Seifenlösung und einem damit verträglichen Antioxydationsmittel bestehenden Imprägniermittel imprägniert werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nach dem Imprägnieren und nach dem Finlen die überschüssigen wäßrigen Medien entfernt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Vakuum imprägniert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenneeichnet, daß das unter der Wirkung der Schwerkraft herabfallende Baumaterial nacheinander zuerst mit der Emulsion und dann mit der Metallsalzlösung besprüht und anschließend getrocknet wird.

5. Verfahren nar'i Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Emulsion verwendet wird, die hergestellt wird, indem man teilweise verseifbare Wachse, Gemische aus verseifbaren Fettsäuren und unverseifbaren Wachsen sowie Gemische aus veroeifbaren und unverseifbaren Wachsen, die ein verträgliches Antioxydationsmittel enthalten, mit Ammoniumhydroxyd, Alkalimetallhydroxyden, Morpholin, Mono-, Di- und Triäthanolamin verseift.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise verseifbaren Wachse Japanwachs, Carnaubawachs, Bienenwachs oder Candelillawachs sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unverseifbaren Wachse Paraffinwachse, Ceresin, raffinierte Paraffinprodukte oder Ozokerit sind.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäuren ölsäure, Olein, Stearinsäure oder Palmitinsäure sind.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Kolophoniumharz, Japanwachs, Carnaubawachs und Ölsäure oder Olein verseift wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antioxydationsmittel butyliertes Hydroxytoluol ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion als stabilisierendes Mittel Gelatine, Kasein, Akaziengummi, Hydroxymethyl- oder äthylzellulosen, Carboxymethylzellulose, Carboxyvinylpolymere oder Polyacrylate enthält.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Metallsalzlösung mindestens ein Salz, ausgewählt unter Aluminiumsulfat, Zinksulfat, Calciumchlorid, Zinkchlorid und Bariumchlorid, enthält.