DE1771608B1 - Verfahren zur Beeintraechtigung des Schrumpfens von Kapillaren und/oder Gelporen,die in anorganischem Material enthalten sind - Google Patents

Description

älteres Kunststeinmaterial so zu behandeln, daß, verglichen mit dem unbehandelten Material, wesentlich niedrigere Spannungen und Rißgefahr entstehen.

Das Verfahren der Behandlung gemäß der Erfindung kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Beispielsweise kann der Kunststein nach dem Entschalen für eine bestimmte Zeit in die Behandlungsflüssigkeit getaucht werden, vorteilhaft für 1 bis 48 Stunden bei etwa 20⁰C. Die Behandlungszeit bei dieser Methode kann weitgehend verkürzt werden, wenn das Eintauchen bei etwa 40 bis 100⁰C ausgeführt wird. Dabei erhält man gleichzeitig ein beschleunigtes Härten, wenn das Kunststeinmaterial beispielsweise aus Beton besteht. Wenn man will, kann man das Tauchverfahren mit einer Behandlung im Vakuum und/oder unter Druck kombinieren, um das Eindringen der Flüssigkeit zu beschleunigen.

Eine andere Methode kann auf der Baustelle nach dem Entschalen und nach einer gewissen Trocknungszeit angewandt werden, indem man die Behandlungs- flüssigkeit durch Pinseln, Rollen oder Spritzen aufträgt. Diese Methode ist schnell und für die Behandlung von größeren Flächen besonders brauchbar, die nicht in ein Bad eingetaucht werden können. Die Behandlungsflüssigkeit dient dann auch als Verdunstungssperre, so daß sich ein Abdecken mit Säcken, Folien u. dgl. zur Erhaltung der Feuchtigkeit erübrigt.

Bei der Herstellung von dampfgehärteten Betonerzeugnissen, sowohl bei 40 bis 100⁰C als auch bei höheren Temperaturen unter Druck in Autoklaven lassen sich weitere Vorteile durch Aufbringen von kalter Behandlungsfiüssigkeit, beispielsweise durch Eintauchen oder Bespritzen erzielen. Man erhält dabei eine verbesserte Eindringfähigkeit bei höheren Temperaturen, ohne das Werkstück oder die Behandlungsflüssigkeit erhitzen zu müssen; gleichzeitig entsteht beim Abkühlen des Werkstückes eine Saugwirkung, die das Eindringen erleichtert.

Die Aufbringungsverfahren können natürlich auch noch auf andere Weise im Rahmen der Erfindung variiert werden, vorausgesetzt, daß durch das Aufsaugen der wirksamen Behandlungsflüssigkeit die obenerwähnte Barriere entstehen kann.

Die Behandlungsflüssigkeit kann aus Polyäthylenglykol in reiner, konzentrierter Form bestehen. Bei Bedarf können aber auch Lösungsmittel wie Wasser und/oder ein geeignetes organisches Lösungsmittel in Mengen bis zu 100% des Polyäthylenglykols beigegeben werden. Gewöhnlich wird mit dem Wirkstoff in konzentrierter Form eine gute Wirkung erzielt. Kleinere Mengen von anderen wirkungsfördernden Stoffen können bei Bedarf auch zugesetzt werden. Beispiele für solche Stoffe sind Netzmittel, die die Absorption und die Absorptionsgeschwindigkeit erhöhen, sowie Stoffe, die den Wirkstoff in der Oberflächenschicht des anorganischen Materials festhalten helfen. Beispiele für Stoffe der letztgenannten Gruppe sind wasserlösliche Polyalkylenglykole mit Molekulargewichten von 650 bis 6000 oder wasserlösliche aushärtende Kunstharze vom Typ Melamin—Formaldehyd, Karbamid—Formaldehyd und Phenol—Formaldehyd. Geeignete oberflächenaktive Mittel sind z. B. Alkylphenol-Äthylen-Oxidaddukte und Fettalkoholsulfate. Die erfindungsgemäße Behandlungsflüssigkeit kann bei Bedarf mit Eindickmitteln in kleineren Mengen, z. B. wasserlöslichen Cellulosederivaten, Polyvinylalkohol und Polyvinylacetat gemischt werden. Dadurch wird erreicht, daß die Behandlungsflüssigkeit nicht in einem zu frühen Stadium von dem behandelten Gegenstand herunterrinnt. Der Behandlungsflüssigkeit können auch korrosionsverhindernde und keimtötende Stoffe beigemengt werden. Zur Erläuterung der Erfindung dienen folgende Ausführungsbeispiele:

Beispiel 1

Betonproben in der Größe 10 · 10 · 40 cm wurden mit 300 kg Zement pro Kubikmeter und einem Wasserzementwert 0,50 hergestellt. Der Zuschlag war Standardzuschlag mit Kies und Schotter. Der Beton hatte folgende Zusammensetzung:

Zement 1,00 Gewichtsanteile

Kies, Körnung 0,0 bis 5,6 mm 2,85 Gewichtsanteile Schotter, Körnung 8 bis 16 mm 1,76 Gewichtsanteile Schotter, Körnung 16 bis 32 mm 1,76 Gewichtsanteile

Die Probekörper wurden nach 24 Stunden entschalt und dann mit Polyäthylenglykol in 80%ig^er wässeriger Lösung durch Eintauchen bei verschiedenen Temperaturen und mit verschiedener Eintauchdauer, in einigen Fällen kombiniert mit Vakuum und/oder Druck, behandelt. Jede Versuchsgruppe enthielt außerdem unbehandelte Proben zum Vergleich. Nach der Behandlung wurden die Proben bei 65 % relativer Luftfeuchtigkeit und 2O⁰C bis zu einem Jahr aufbewahrt.

Die Ergebnisse zeigt die folgende Tabelle:

Aufgenommene	{	152g/m2 ....	Behandlungs	Ein-	Vakuum	/0	Stunden	Überdruck	Zeit	Schrumpfen	—·	—	—	—	0,1O1)	Behandlungs probe	200	0,08	Schrumpfmaß
Wirkstoffmenge	{	temperatur	tauch- zeit	Zeit		Stunden	Blind probe v. T.	—	—	—	—	0.252)	v.T.	0,14	verringerung
pro m2		0C	Stunden	atü	*)	—	—	—	—	0,313)	0,23	%
	140g/m2 ....[			Polyäthylenglykol Molekulargewicht	—	—	—	—	0,41*)	0,30
		20	24	—	—	—	—	0,41»)	0,30	20
	I	20	24	—	—	—	—	0,1O1)	0,03	44
168 g/m2 ....	Γ	20	24	—	—	—	—	0,25*)	0,09	26
	20	24	—	—	—	—	0,313)	0,18	27
20	24	—	—	—	—	0,41«)	0,24	27
60	6	—	—	—	—	0,416)	0,24	70
60	6	—	—	—	—	0,09!)	0,02	64
60	6	—	—	—	—	0,15*)	0,03	42
60	6	—	—	—	—	0,293)	0,11	42
60	6	42
60	12	78
60	12	80
60	12	62

r

600 g/m2 ....

{

Behandlungs

Ein-

(Fortsetzung der

0/

Zeit

Tabelle)

Zeit

Schrumpfen

uenanüiungs- probe

Polyäthylenglykol, Molekulargewicht 200

—

85

0,5

5

2

0,09!)

0,00

Schrumpfmaß

Aufgenommene

temperatur

taucn- zeit

Vakuum

/0

Stunden

Überdruck

Stunden

Blind probe v. T.

v.T.

—_

0,152)

0,00

verringerung

Wirkstoffmenge

0C

Stunden

ofii

*)

—

—

—

—

—

0,293)

0,00

%

pro m2

Probegröße 10 ·

10 · 30 cm

20

100

20

100

20

100

*) Gemessen nach einer Liegezeit von: ^x) 1 Woche, ²) 1 Monat, ³) 3 Monaten, ⁴) 6 Monaten und ⁵) 1 Jahr.

Wie das Beispiel erkennen läßt, ergab die Behandlung nach der Erfindung ein stark reduziertes Schrumpfen; in einem Fall kam überhaupt kein Schrumpfen vor.

Beispiel 2

Probekörper aus Porenbeton in der Größe 100 · 100 · 450 mm wurden aus einem in der Fabrik hergestellten Porenbetonstab herausgesägt und wie nachstehend angegeben behandelt:

Schrumpfwert v.T.

Schrumpfmaßverringerung v. H.

A. Unbehandelte Probe, 14 Tage im Ofen bei 50° C getrocknet und 24 Stunden bei 20° C und 65% relativer Luftfeuchtigkeit klimatisiert

B. Probe in 80%iges Polyäthylenglykol mit dem Molekulargewicht 200 5 Minuten lang bei 20° C eingetaucht, 14 Tage im Ofen bei 50° C getrocknet und 24 Stunden bei 2O⁰C und 65 o/o relativer Luftfeuchtigkeit klimatisiert

0,48

0,19

Wie das Beispiel erkennen
handlung nach der Erfindung
Schrumpfen.

Beispiel 3

Es wurden Probekörper aus
100 · 100 · 400 mm hergestellt,
proben wurden entnommen.

läßt, ergab die Be- Proben in einem Autoklav mit 8O°/oigem Polyäthylenein stark reduziertes 35 glykol mit dem Molekulargewicht 200 eingesetzt.

Der Druck wurde auf 5 kp/cm² Überdruck gesteigert. Die Temperatur war 15 bis 30 Minuten lang etwa 6O⁰C. Dann wurden mehrere Proben aus dem Autoklaven herausgenommen, während andere noch Beton in der Größe 40 6 Stunden bei 60° C im Polyäthylenglykolbad liegengelassen wurden. Die Resultate sind aus der nachstehenden Tabelle zu ersehen.

Unbehandelte Blind-Danach wurden die

Aufgenommene
Wirkstoffmenge

	Jruck 0C	Behandlung	Schrumpfen v. T.*J	—	—	0.121)	Behandlungs- probe	)	H-0,031)	Schrumpfmaß
Über atü		Atn Zeit Minuten	Blindprobe			0,202)	0,082)	verringerung %
	60		Polyäthylenglykol, Molekulargewicht 2OC			0,303)	0,203)
5		losphärendr 0C	30	15 ι 60	6	0.121)	0,08x)	125
						0,202)	0,002)	60
	60	uck Zeit Stunden				0,303)	0,103)	33
5			166
			100
	67

*) Gemessen nach einer Liegezeit von *) 1 Woche, ²) 4 Wochen und ³) 18 Wochen.

Wie die Tabelle erkennen läßt, ergab die Be- 60 nung eine gewisse Zeit lang bei erhöhter Temperatur handlung gemäß der Erfindung ein stark reduziertes in der Behandlungsflüssigkeit liegen zu lassen. An Schrumpfen bei Aufnahme einer mäßigen Menge zerbrochenen, mit Polyäthylenglykol Polyäthylenglykol (etwa 350 g/m²), entsprechend etwa
5 % in der Oberflächenschicht. Es ist auch zu sehen,
daß es vorteilhaft ist, das Material bei der Entspan- 65

zerbrochenen, mit Polyäthylenglykol behandelten Probekörpern wurde eine Eindringtiefe von 1 bis 3 mm festgestellt.

Claims (4)

1 2 Patentansprüche· zusetzen, d.h. um mindestens 75% zu verringern. In gewissen Fällen ist es sogar möglich, das Schrump-

1. Verfahren zur Beeinträchtigung des Schrump- fen völlig zu beseitigen. Man arbeitet seit langer Zeit fens von Kunststein, der Kapillaren und/oder intensiv daran, eine wirksame Lösung des Schrumpf-Gelporen enthält, dadurch gekennzeich- 5 problems zu finden, und hat dabei verschiedene Mögn e t, daß Polyäthylenglykol mit einem Molekular- lichkeiten ausprobiert, z. B. Variationen der Zementgewicht von 106 bis 650 in einer Eindringtiefe eigenschaften, der Herstellungsmethodik bei der von mindestens 0,5 mm in die Oberflächenschicht Betonaufbereitung und der Zusammensetzung der des Kunststeins eingebracht wird. Zuschlagstoffe. Dabei wurde jedoch keine zufrieden-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- io stellende Lösung erzielt. Erst durch die vorliegende Erzeichnet, daß Polyäthylenglykol in solcher Menge findung wurde ein wirklich akzeptables Resultat erreicht, zugeführt wird, daß das anorganische Material Die vorliegende Erfindung bezweckt, durch besonmindestens 75 Gramm, vorzugsweise mindestens dere Behandlung die obenerwähnten Nachteile zu 100 Gramm davon, bezogen auf einen Quadrat- beseitigen, also die Volumenänderungen wesentlich meter seiner Oberfläche, aufnimmt. 15 zu verkleinern oder ganz auszuschalten. Das Haupt-

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch merkmal der Erfindung ist, daß das Kapillaren und/ gekennzeichnet, daß das Polyäthylenglykol in einer oder Gelporen enthaltende anorganische Material Lösung mit einer Konzentration von 50 bis mit Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht 100 Gewichtsprozent verwendet wird. von 106 bis 150 behandelt wird. Man läßt diesen

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch 20 Stoff bis zu einer Tiefe von mindestens 0,5 mm unter gekennzeichnet, daß das anorganische Material die Oberfläche des Materials eindringen. Die genannten auf eine Temperatur von 40 bis 120° C gebracht Polyäthylenglykole sind flüssig.

wird, ehe die Besprühung erfolgt und daß die Der Begriff »Gelporen« ist in einer »Untersuchung

Oberflächenbehandlung bei einer Temperatur von über die Neubildungen beim Beginn der Hydratation 40 bis 80° C vorgenommen wird. 25 von Klinker und Zement« von S c h w i e t e und

N i e 1, Institut für Gesteinhüttenkunde der Rheinisch-

Westfälischen Technischen Hochschule Aachen, behandelt worden, die in der Zeitschrift »Zement-Kalk-

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gips«, Nr. 9/1966, abgedruckt ist. Auf S. 410 dieser Verfahren zur Beeinträchtigung des Schrumpfens von 30 Literaturstelle wird auch der Ausdruck »Gelgrund-Kapillaren und/oder Gelporen, die in Kunststein masse« erläutert.

verschiedener Art, beispielsweise Beton, Porenbeton Weitere Untersuchungen über diesen Begriff finden

mit Kalk oder Zement als Bindemittel, Kalksand- sich in der Zeitschrift »Materials Research & Stanstein, Sorel-Zement-Material u. dgl. enthalten sind. dards«, 6/1966, 8, insbesondere auf den S. 386 und 387. Die Volumenänderungen von anorganischen Bau- 35 Die Menge des Polyäthylenglykolzusatzes kann je stoffen sind normalerweise klein (etwa 0,4 v.T.), nach dem Grad der gewünschten Stabilisierung sowie haben aber nichtsdestoweniger ungemein große Be- je nach Porosität des zu behandelnden Materials und deutung. Die Volumenänderungen werden hervor- seiner Aufnahmefähigkeit für die Behandlungsflüssiggerufen durch Variationen des Feuchtigkeitsgehalts keit variiert werden. Als Anhaltspunkt kann jedoch und der Temperatur in der Umgebung und im 40 angegeben werden, daß gewöhnlich so viel PolyMaterial und verursachen innere und äußere Span- äthylenglykol beigegeben werden muß, daß das nungen, die zu Rissen und Deformationen führen anorganische Material mindestens 75 Gramm, besser können. Die Bewegungen erfolgen sowohl während sogar mindestens 100 Gramm pro Quadratmeter längerer als auch während kürzerer Zeit und sind der behandelten Fläche aufnimmt, um eine einwandinnerhalb gewisser Grenzen reversibel. In den meisten 45 freie Stabilisationswirkung zu erzielen. Obwohl die Fällen findet die größte Volumenänderung während Ursachen der vorteilhaften Wirkung der Lehre der der ersten Lebenszeit der Konstruktion statt. Die vorliegenden Erfindung gegenwärtig noch nicht voll-Volumenänderungen stellen ein ernsthaftes tech- ständig erklärt werden können, ist es wahrscheinlich, nisches Problem dar, das in vieler Hinsicht die Ent- daß die Behandlung mit Polyäthylenglykol mit dem wicklung der Hoch- und Tiefbautechnik begrenzt. 50 angegebenen Molekulargewicht in der oben an-Dabei handelt es sich nicht nur um Rißgefahr und gegebenen Menge eine Art Barriere in der Oberdaraus entstehende Gefahr von Undichtheiten und flächenschicht des Materials erzeugt, die den Volumen-Korrosionsangriffen auf Stahleinlagen, sondern auch änderungen im ganzen Material und dem daraus um andere Probleme, wie z. B. die Änderung der entstehenden Schwinden und Quellen entgegenwirkt, Spannungsverhältnisse in Spannbeton im Laufe der 55 wodurch sich eine Stabilisierung ergibt. Diese Sperr-Zeit. In dieser Beziehung spielt auch das Kriechen wirkung scheint zum Teil mit der feuchtigkeitsstabilides Materials eine wesentliche Rolle; dieser Faktor sierenden Wirkung von Polyäthylenglykol und zum steht im direkten Zusammenhang mit dem Schrumpfen Teil auch noch mit anderen, bisher nicht erforschten und soll durch die Erfindung ebenfalls im günstigen Faktoren zusammenhängen. Versuche mit Beton Sinne beeinflußt werden. Als ein weiteres Beispiel 60 haben ergeben, daß ausreichende Sperreigenschaften für die Nachteile des Schrumpfens sei erwähnt, daß mit den oben angegebenen Behandlungsmengen bei Betonfußböden in schwierigen Fällen gegenwärtig einer Eindringtiefe von 0,5 mm unter der Oberfläche mit Rücksicht auf die Rißgefahr nicht als zusammen- erzielt werden.

hängende größere Flächen, aber etwa 2 · 2 m, her- Die Behandlung mit Polyäthylenglykol kann bei

gestellt werden können. Das Verfahren gemäß der 65 der Herstellung des Kunststeinprodukts auf der Bau-Erfindung ermöglicht es beispielsweise, das Schrump- stelle oder in der Fabrik zusammen mit oder unmittelfen im Beton von dem üblichen Wert von etwa bar nach seiner Herstellung erfolgen, aber es ist auch 0,4v.T. auf einen Wert von unter 0,1 v.T. herab- möglich, durch Behandlung gemäß der Erfindung