DE2505286A1

DE2505286A1 - Verfahren zur herstellung eines impraegnierten baumaterials

Info

Publication number: DE2505286A1
Application number: DE19752505286
Authority: DE
Inventors: Rolf Bo Froeberg; Josef Alfred Puehringer
Original assignee: Nya Asfalt AB
Current assignee: Nya Asfalt AB
Priority date: 1973-08-10
Filing date: 1975-02-07
Publication date: 1976-08-19
Also published as: DK425474A; BE825371A; DE2438468A1; CA1031905A; FI237174A

Description

"Verfahren zur Herstellung eines imprägnierten Baumaterials" Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Zusammensetzung für die Imprägnierung von Baumaterialien, um diese Materialien unter Beibehaltung einer ausreichenden Fähigkeit für die Diffusion von Feuchtigkeit wasserabstoßend zu machen.
Viele Jahre lang wurden Gebäude aus porösen mineralischen Stoffen hergestellt, wofür technische, wirtschaftliche und ästhetische Gründe maßgebend waren. Diese Materialien können natürliche Stoffe sein, wobei es lediglich notwendig ist, den Bauelementen eine geeignete Form zu geben, oder es können synthetische Stoffe sein, wobei die in der Natur vorkommenden Mineralien entweder auf mechanischem Wege oder durch kontrollierte physikalische Prozesse und chemische Verfahren umgewandelt werden. Zur ersten Gruppe gehören Bauelemente aus Sandstein, Kalkstein und anderen Steintypen. Zur anderen Gruppe rechnet man Ziegel und Mörtel in verschiedenen Formen, wie Gips, Stuck, Beton, Asbestzement und ähnliche Produkte.
Alle diese Baumaterialien enthalten kleine Höhlungen (Kapillaren, Poren, Risse und Sprünge), entweder von Anfang an oder als Folge ihrer Herstellungsweise. Die Höhlungen geben dem Material die Fähigkeit, Wasser, Flüssigkeiten, reaktionsfähige Chemikalien und natürlich auch Gase zu transportieren, und diese Fähigkeit kann dazu führen, ausgedehnte Schäden hervorzurufen, wobei die Entstehung der Schäden verschiedener Art sein kann. Als Beispiele für Schäden, die in mineralischen, porösen Materialien beim Transport entstehen können, seien genannt: Salzbildungen in Ziegelwänden, die entweder beim Transport von Salzen in den Ziegeln oder im Mörtel entstehen können.
Betonüberzüge und Betonkonstruktionen an Straßen werden oft beschädigt durch Einflüsse von Straßensalzen, Salz- und Schmelzwasser, das in die Poren und das Kapillarsystem des Materials eindringt und die Zerstörung der Oberflächenschicht durch kombinierte Salz- und Frostaufbrüche hervorruft.
Kulturelle ueberreste, insbesondere aus Sandstein, werden dadurch zerstört, daß Schwefeldioxtd oder Schwefeltrioxid, das in Wasser gelöst ist, das Material in den Poren und dem Kapillarsystem angreift.
Überzugsschichten für verstärkte Betonkonstruktionen werden im allgemeinen durch Karbonisierung zerstört, wobei das in Wasser gelöste Kohlendioxid die Alkalität des Betonmaterials herabsetzt und Korrosion des Verstärkungsmaterials hervorruft und das Platzen der bedeckenden Schicht bewirkt.
Lange Zeit wurden Versuche angestellt, um den Transport von Feuchtigkeit in das Material zu verhindern, indem man gewisse Schutzschichten anwandte, die das Wasser abhalten, in die Konstruktion einzudringen. Fassadenoberflächen, die oberen Schichten von Straßenkonstruktionen und Oberflächen von Bauelementen, wie Ziegel, Dachziegel wurden auf diese Weise behandelt, um darauf eine Schutzschicht von organischen Siliziumverbindungen, z.B. Silikone, aufzubringen. Die Oberflächenschichten wurden behandelt entweder mit einer Lösung der genannten organischen Siliziumverbindungen in Wasser oder einem anderen Lösungsmittel,oder die genannten Verbindungen wurden vor der Anwendung mit dem Mörtel und den Farben gemischt.
Der Zweck für die Anwendung dieser Imprägnierungsart bestand darin, die Oberfläche für das wasserabstoßende Material geeignet zu machen. Die imprägnierende Flüssigkeit oder das Lösungsmittel für das imprägnierende Mittel wird in die Kapillaren, Poren und Risse des Materials gesaugt und mit dem Material der Oberflächenschicht gemischt. Das imprägnierende Mittel macht nach der Verdampfung des Lösungsmittels die Wände der Kapillaren, Poren und Risse wasserabstoßend, wodurch der Flüssigkeitstransport durch die imprägnierte Oberflächenschicht verhindert wird.
Bereits sehr niedrige Konzentrationen organischer Siliziumverbindungen einer bestimmten Zusammensetzung geben dem gesamten Material eine wasserabstoßende Wirkung. Trotz der Tatsache, daß die so behandelte Konstruktion einem Wasserdruck widerstehen kann, der erheblichen Geschwindigkeiten eines Platzregens entspricht, ist die Fähigkeit des Eindringens von Wasserdampf geblieben. Das bedeutet, daß der sogenannte Widerstand gegen Diffusion von trockenem Dampf nicht reduziert wird. Die mit organischen Siliziumverbindungen behandelten Materialien haben noch verhältnismäßig offene Poren und Kapillaren. Nur die Wände ihrer Höhlungen sind mit einer wasserabstoßenden Schutzschicht bedeckt. Die Behandlung mit diesen Materialien reduziert die sogenannte Diffusion von trockenem Wasserdampf nur in geringem Maße.
In Baukonstruktionen, wo der Transport von Feuchtigkeit auftreten kann, ist es jedoch möglich, daß folgender Schadensmechanismuß sich entwickelt: Eine Oberflächenschicht, die durch Imprägnieren behandelt wurde, ist äußerlich wasserabstoßend gegen atmosphärische Niederschläge (Regen, Hagel, Schnee, Tau usw.) und ähnliche Feuchtigkeitsangriffe. Jedoch ist die Oberflächenschicht der Konstruktion auch im Innern wasserabstoßend.
Dies kann zu folgendem Ergebnis führen: Das nichtimprägnierte Material hinter der imprägnierten Oberflächenschicht kann mit Wasser durchsetzt werden, z.B. infolge der Kondensation von Wasserdamp,der durch die Konstruktion transportiert wird, oder infolge von atmosphärischem Niederschlag, der durch Risse in dem imprägnierten Material hindurch in das Material transportiert wird, und infolge Feuchtigkeitswanderung in dem nichtimprägnierten Material, ferner durch Wasser oder Flüssigkeit, die dem Material während seiner Herstellung zugegeben wird.
In Materialien, die auf diese Weise imprägniert werden, wird das Wasser nicht weiter als bis zur Innenseite der wasserabstoßenden Oberflächenschicht transportiert und kann daher durch die äußere Oberfläche nicht heraustreten.
Bei nicht-imprägnierten Konstruktionen wird das Wasser in den Poren und Kapillaren über den gesamten Weg bis zur Oberfläche transportiert, wo es durch Konvektion verdampft. Diese Fähigkeit zur Verdampfung bei feuchten Konstruktionen wird die Fähigkeit des Materials zur Diffusion von Feuchtigkeit genannt.
Demgegenüber trocknen poröse Materialien schneller. Wenn die Oberflächenschicht imprägniert ist, wird das Wasser in dem Material nur bis zur Innenseite der imprägnierten Schicht transportiert, und die Verdampfung aus den Kapillaren und Poren findet dann viel langsamer statt, da sie in einer bestimmten Tiefe stattfindet und dabei keine Konvektionswirkung vorhanden ist Dies kann bedeuten, daß während der kalten Jahreszeit das Wasser keine Zeit hat, aus Ziegeln zu verdampfen, was zu Frostschäden führt. Das kann auch bedeuten, daß Salze, die im Wasser transportiert werden, hinter der imprägnierten Schicht und nicht auf der Oberfläche abgelagert werden. Sicherlich werden die nicht gewünschten Salzablagerungen auf der Oberflächenschicht vermieden, aber dafür finden Salzausbrüche der imprägnierten Schicht statt.
Diese Nachteile sind Ergebnis der homogenen oder totalen Imprägnierung der Oberflächenschicht. Der Vorteil der äußeren, wasserabstoßenden Wirkung, den man auf diese Weise erhält, muß gegenüber dem Nachteil abgewogen werden, daß das Wasser nicht nach der Oberfläche transportiert werden und dort verdampfen kann.
Bei der Herstellung von Beton und Mörtel muß Wasser in größerer Menge zugegeben werden, als für die Härtung des Bindemittels erforderlich ist. Die Mischung soll bis zu einem gewissen Grade fließbar sein. Auch der Ballaststoff muß mit Wasser vollgesaugt werden, so daß das Ballastmaterial das Wasser nicht absorbiert, das zur Härtung des Bindemittels erforderlich ist. Daher müssen Beton und Mörtel hergestellt werden, indem man eine größere Menge Wasser verwendet als für den chemischen Prozeß benötigt wird. Dies bewirkt, daß mehr Feuchtigkeit als erforderlich in die Konstruktion während der kalten Jahreszeit gelangt, woraus dann Frost- und Gefrierschäden entstehen können.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht in einem Verfahren und einer Zusammensetzung oder einem Imprägniermittel zur Imprägnierung von Baumaterialien , wie Bauteilen von natürlichen oder synthetischen mineralischen Baumaterialien und Bauelementen, und zwar in einer solchen Weise, daß man den gen:anten Materialien die Fähigkeit gibt, das Wasser äußerlich abzustoßen, jedoch erlaubt, daß das Wasser von der Innenseite des Baumaterials durch seine Oberflächenschicht nach außen an die äußere Oberfläche transportiert wird, um dort zu verdampfen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, zu verhindern, daß Salzwasser in die Poren und Kapillaren des Baumaterials eindringt und dort Salz- und Frostaufbrüche bewirkt.
Erfindungsgemäß erreicht man diese Ziele, indem man dem Baumaterial eine Mischung hinzugibt, und als kontinuierliche Phase verformbare Teilchen aus einer hydrophobierenden Substanz, wobei die Größe der genannten Teilchen der Struktur des Baumaterials so angepaßt wird, daß sie in das Baumaterial transportiert werden, wobei die Transport flüssigkeit anschließend durch Verdampfen entfernt wird und die genannte Substanz zurückbleibt und für eine partielle Imprägnierung des Baumaterials sorgt.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß es beim Imprägnieren von Baumaterial erfindungsgemäß möglich ist, die wasserabstoßenden Eigenschaften des Baumaterials auf ein annehmbares Maß zu reduzieren, während man eine hinreichende Fähigkeit zur Feuchtigkeits-Diffusion aufrecht erhält.
Die Zusammensetzung oder das Mittel, womit die Imprägnierung durchgeführt wird, besteht im Prinzip aus einer Transportflüssigkeit und eingeschlämmten Teilchen. Um die gewünschte imprägnierende Wirkung zu erhalten, darf ein wesentlicher Teil der Teilchen eine gewisse maximale Teilchengröße nicht übersteigen, die von der Mikrostruktur des Baumaterials (Kapillaren, Poren, Risse) abhängt. Eine praktische obere Grenze beträgt etwa 10 Mikron. Es hat sich gezeigt, daR die Teilchengrößen über etwa 0,1 Mikron, vorzugsweise 0.1 bis 5 Mikron eine gute Imprägnierwirkung geben. Zweckmäßigerweise besteht mindestens ein Drittel und vorzugsweise mindestens die Hälfte der Teilchen aus Teilchen einer Größe, die im besagten Intervall liegt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die verwendeten Teilchen wasserabstoßend oder hydrophob sein.
Es ist erfindungsgemäß ebenso denkbar, flüssige Teilchen zu benutzen, und zwar von einem Lösungsmittel, das die besagte wasserabstoßende Substanz gelöst hat, wobei nach Anwendung der Teilchen das Lösungsmittel durch Verdampfen entfernt wird.
Was die Teilchen betrifft, die hydrophob bzw. wasserabstoßend sind, so wurde gefunden, daß flüssige oder halbfeste Teilchen anwendbar sind, solange die Teilchen bei ihrer Anwendung deformierbar sind. So geben Emulsionen hydrolysierter Silane ausreichende Resultate, wobei die Emulsionen aus Partikeln hydrolysierter Silane in einem flüssigen Transportmittel wie Wasser oder wasserhaltige Alkohole wie Methanol oder Äthanol bestehen.
Sowohl saure als auch alkalische Hydrolyse von Silanen ist anwendbar. Um gute Ergebnisse zu erhalten, ist es notwendig, daß die Imprägnierung unter Anwendung hydrolysierter Silane durchgeführt wird, was im Gegensatz zu den normalen Verfahren steht, wo die Silane, ohne in Form von oder durch Teilchen in das Material transportiert zu werden, in situ hydrolysiert werden, d.h. in dem zu behandelnden Material, wobei man eine vollständige Imprägnierung mit begleitenden Nachteilen erhält, wie oben angegeben.
Bei der Imprägnierung einer Gebäude fassade ist es zunächst erwünscht, das Eindringen von Wasser auf ein Minimum zu reduzieren, ohne daß dabei die Wasserdampfdiffusion zu stark reduziert wird. Eine geringe Reduktion kann jedoch erwünscht und vorteilhaft sein, da sie den Transport von Salzen aus dem Inneren des Baumaterials nach außen auf ihre Oberfläche reduziert oder vermeidet.
Wie oben angegeben, wird das Teilchenmaterial in einer sogenannten Transport flüssigkeit vor der Behandlung des Baumaterials eingeschwemmt. Einige Anforderungen sind mit Rücksicht auf die Eigenschaften der Transport flüssigkeit zu beachten, und die wesentlichsten Anforderungen sind folgende: Die Transport flüssigkeit sollte im wesentlichen gegenüber den Teilchen inert sein. Sie muß relativ leicht verdampfbar sein. Ein geeignetes Temperaturintervall unter Berücksichtigung des Siedepunktes ist 500 bis 1500C.
Die geeignete Flüssigkeit sollte eine relativ niedrige Viskosität haben, zweckmißiff < 1,1 cps und eine relativ hohe Oberflächenspannung besitzen ~20 dyn/cm2 (beide bei 2O0C).
Beispiele für zweckmäßige Flüssigkeiten sind Wasser, Wasser mit einer kleineren Menge niederer Alkanole, besonders Alkanole mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, z.B. Athylalkohol und Methylalkohol, niedrigsiedendes Benzin oder Naphta usw. Bei der Anwendung von Transport flüssigkeiten mit großer Oberflächenspannung, z.B. Wasser, kann es zur Verbesserung der Imprägnierergebnisse erwünscht sein, ein oberflächenaktives Mittel zu der Transportflüssigkeit zuzusetzen. Sie soll jedoch das genannte Maß nicht unter die oben angegebene Oberflächenspannung reduzieren.
Die Volumenverhältnisse zwischen den Teilchen und der Transportflüssigkeit bei der erfindungsgemäßen Imprägnierungszusammensetzung kann innerhalb großer Grenzen schwanken. So gibt es in der Praxis keine untere Grenze für das Verhältnis der Teilchen zur Transportflüssigkeit, insbesondere, da das Imprägnierverfahren mehrere Male wiederholt werden kann, bis der beabsichtigte Imprägniereffekt erreicht ist. Die obere Grenze ftir das genannte Verhältnis soll abhängig sein von der Viskositätder Mischung. Diese Viskosität darf natürlich nicht zu hoch sein, da in diesem Fall der Imprägniereffekt mißlingen würde.
Wie oben angezeigt, liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das die partielle Imprägnierung von Baumaterialien ermöglicht, und vorteilhafte Ergebnisse zur Folge hat hinsichtlich der Wasserdurchlässigkeits-Charakteristika des Baumaterials.
Die Erfindung sollte also nicht verwechselt werden mit der herkömmlichen Technik, z.B. einen Latex-Anstrich auf Wasser-Basis anzuwenden, der die Bildung einer vollständigen Bedeckung des Trägers in Form eines Films zur Folge hat. Um eine derartige Filmbildung auf bestimmten Baumaterialien relativ geringer Porösität zu vermeiden, wurde erfindungsgemäß gefunden, daß die Transportflüssigkeit den größeren Teil der Bestandteile, bezogen auf das Volumen,ausmacht. Die Teilchen nehmen vorzugsweise nicht mehr als 25 Vol % der Zusammensetzung ein, und in solchen Fällen, wo nur eine einzige Anwendung der Mischung wünschenswert ist, sind 5-20 Vol % der Teilchen in der gesamten Mischung ein bevorzugter Bereich.
Das Imprägniermittel kann auf das zu behandelnde Baumaterial in beliebiger Weise angewendet werden. So kann man es mit Hilfe einer Bürste oder eines Schwammes anwenden oder durch Übersprühen mit einer geeigneten Sprühvorrichtung. Es ist mitunter zweckmäßig, das Imprägniermittel unter erhöhtem Druck anzuwenden, und zwar durch Versprühen oder Eins augen bei Unterdruck in das zu behandelnde Material.
Ein wesentlicher Vorteil bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Technik beruht auf der Tatsache, daß der Imprägniereffekt sich selbst regulieren kann. Es wurde gefunden, daß stark poröse Baumaterialien mit einer ausgesprochenen Tendenz zur Wasseraufnahme bei der Imprägnierung mit einer entsprechend großen Menge von Teilchen versehen werden können, während Baumaterialien mit einer niedrigen Porösität, d.h. geringeren Tendenz zur Wasseraufnahme, sich nur in geringerem Ausmaß imprägnieren lassen.
Der Grad der Imprägnierung ist also abhängig von den Eigenschaften des Baumaterials, und daher wird der gewünschte Imprägniereffekt mehr oder weniger automatisch erhalten.
Es ist wesentlich, darauf hinzuweisen, daß man erfindungsgemäß einen Effekt erhält, den man als Teilimprägnierung ansehen kann, insofern das Material nach der Imprägnierung noch Wasser transportierende Durchgänge enthält, wobei die Feuchtigkeits-Diffusion, die bei der Behandlung von Baumaterialien sehr wichtig ist, in dem gewünschten Grade aufrecht erhalten wird. So darf das erfindungsgemäße Verfahren nicht mit der bekannten, vollständigen Imprägniertechnik verwechselt werden, die den Nachteil besitzt, daß die Feuchtigkeits-Diffusion zu stark erniedrigt und oft sogar verhindert wird. Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Technik erhält man in der Oberflächenschicht des Baumaterials einen gewissen Klappeneffekt, der mit der Tatsache zusammenhängt, daß das Material nur teilweise imprägniert wird.
Die DampRlffusion von der Innenseite und nach außen zur Oberfläche des Baumaterials wird so nicht ausreichend von der Teilimprägnierung beeinflußt, und das Baumaterial verhält sich in dieser Hinsicht nahezu wie ein nichtimprägniertes Material.Jedoch erhält das Baumaterial hinsichtlich der Imprägnierung eine äußere wasserabstoßende Fähigkeit, was wesentlich ist, um die Wasseraufnahme des Baumaterials zu begrenzen, z.B. während eines Regens. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Tatsache, daß die Oberflächenmaterialien verschiedener Art, die unter feuchten Bedingungen angewendet werden, fester an eine teilweise imprägnierte Oberfläche gebunden werden als an eine vollständig imprägnierte Oberfläche. Das ist besonders für die Wiederherstellung der Oberflächenschichten sehr wichtig.
Bei dem lmprägnierungsverfahren der vorliegenden Erfindung können wasserabstoßende, organische Siliziumverbindungen verschiedener Typen vorteilhaft angewendet werden.
Als organische Siliziumverbindungen kann man Silane der allgemeinen Formel R2 - Si (ob1)3 anwenden, wobei R1 einen Alkyl-oder Oxalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt und R2 ein gesättigter oder ungesättigter Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl-oder Aralkylrest ist sowie Siloxane der allgemeinen Formel worin R ähnliche oder verschiedene, gesättigte oder ungesättigte Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl-oder Aralkylreste darstellen und n größer als 2 sein kann.
Beispiele der genannten Silane sind Äthyl-, Butyl- und Hexyltrimethxy-Silane, Methyl-, Athyl-, Propyl- oder Butyl-tri (2-methoxy-äthoxy)-Silane, Tri- (äthoxy-äthoxy)-Silan, Phenyl-Triäthoxy-Silan und Cresyl-Triäthoxy-Silane. Die Herstellung dieser Silane findet nach allgemeinen bekannten Methoden statt.
Die Silane werden vorzugsweise entweder als alkalische Wasserlösungen oder in einem Alkohol mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen gelöst. Auch alkoholische Wasserlösungen kann man verwenden.
Als Siloxane kann man niedrigmolekulare Verbindungen anwenden, deren Anzahl an Siloxaneinheiten unter 10 liegt und ebenso Verbindungen mit einem höheren Molekulargewicht, wobei n größer ist als 10. Als niedrigmolekulare Verbindungen kann man bevorzugt Verbindungen anwenden, die man durch teilweise Hydrolyse der genannten Alkoxysilane erhält. Es ist jedoch auch möglich, beispielsweise Hexamethyldisiloxan, Hexaphenyldisiloxan, Dimethyltetraphenyl-disiloxan, Tetramethyldiphenyl-disiloxan oder ein entsprechendes Methyläthyl-, Methyl-butyl- oder Athyl-phenylsiloxan zu verwenden.
Als Siloxane mit größerem Molekulargewicht kann man auch die Verbindungen anwenden, die man durch teilweise Hydrolyse und nachfolgende Kondensation der obigen Alkoxysilane oder auch von Chlorsilanen erhält. Man kann jedoch auch Polysiloxane verwenden, die nach anderen bekannten Methoden hergestellt werden.
Die Siloxane werden in einem organischen Lösungsmittel gelöst angewendet. Die Erfindung wird weiterhin durch die Beispiele erläutert, wo die weiteren Grenzen der Technik, nämlich einerseits die Anwendung von nicht imprägniertem Baumaterial und andererseits die Anwendung von völlig imprägniertem Baumaterial mit der Technik der erfindungsgemäßen teilweisen Imprägnierung verglichen werden.
In den unten angeführten Beispielen wurden Testkörper durch Anwendung verschiedener Typen von imprägnierenden Agenten imprägniert und getestet gemäß dem ER - Ber. Nr. 3:68, CP-BM - 1/67 2, Punkt C. -Nach Verdampfen der Transportflüssigkeit wurden die Oberflächen der Testkörper auf das Eindringen von Wasser und Feuchtigkeitsdiffusion untersucht. Um das Eindringen von Wasser zu bestimmen, wurden die Körper einem Wasserdruck von 100 mm Wassersäule unterworfen, was der Wirkung eines Platzregens bei etwa 130 km/h Windgeschwindigkeit entspricht. Die Menge des in die Körper eingedrungenen Wassers wurde nach 30 Minuten, 90 Minuten und 24 Stunden bestimmt.
Der Wert der Feuchtigkeitsdiffusion kann als die Fähigkeit des Materials deTiMrert werden., enthaltinesçioder eingedrungenes Was -ser abzugeben. Um die Feuchtigkeitsdiffusion zu bestimmen, wurde ein Gefäß benutzt, das einen mit Wasser vollgesaugten Schwamm enthielt, um den herum die Testkörper aufgestellt waren. Es wird angenommen, daß innerhalb des Materials in dem Gefäß eine Wassersättigung bei normalem Atmosphärendruck herrscht. Außerhalb des Gefäßes wurden bestimmte Bedingungen hinsichtlich Feuchtigkeit (rel. Luftfeuchtigkeit 80 %), Temperatur (200C) und Luftzirkulation (0,5-1 m/sec) aufrechterhalten, was den in der Praxis vorherrschenden Bedingungen entspricht.
In den Tabellen der Beispiele sind die Versuchsergebnisse zusammengefaßt. Das Eindringen von Wasser ist in l/m² und Stunde angegeben, wohingegen die Feuchtigkeits-Diffusion wie die Diffusion von trockenem Dampf in g/m2 Std und mm/Hg angegeben ist. Im Hinblick auf die Zahlen über die Wasserdurchlässigkeit basieren diese Zahlen auf der Messung des eingedrungenen Wassers, und zwar während der Dauer von 0-30 Minuten, 30-90 Minuten und 90 Minuten-24 Stunden.
Beispiel 1: Die Testkörper, die in diesem Beispiel verwendet wurden, bestanden aus Leichtbeton, Dichte 0,5 kg/dm3, in Form von kreisförmigen Scheiben mit einem Durchmesser von 80 mm (=80 mm) und einer Dicke von 10 mm (T = 10 mm).
Die imprägnierende Zusammensetzung wurde hergestellt aus einem Raumteil DynasylanBSM 40 (ein Silan in Lösung von Dynamit-Nobel AG, Westdeutschland) und aus einem Raumteil aus einer gesättigten, wässrigen Lösung von Calciumhydroxid- (1,8 g Ca(OH)2 pro Liter) und aus verschiedenen Mengen von Wasser, gemäß der unten angegebenen Tabelle.
Diese Reaktionsteilnehmer wurden in einem geeigneten Gefäß gemischt, was eine Reaktion zwischen dem Wasser und dem Silan zur Folge hatte, wobei das Silan hydrolysierte und das entstehende Silanolprodukt mit dem Calciumhydroxid reagierte. Die Mischung wurde dann in einem Intensiv-Mischer des Typs Mischsirene (verkauft von Kotthoff, Köln, Westdeutschland) gründlich gemischt, was eine emulsionsartige Zusammensetzung bewirkte. Diese wurde auf eine der kreisförmigen Oberflächen jedes Testkörpersaufgetragen und zwar durch Sprühen bis zur Sättigung.
Die Ergebnisse der Versuche an den so behandelten Körpern, ausgeführt wie oben beschrieben, sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1 Kontrolle Erfindungsgemäße Völlige Imprägohne Imprägnierung nierung Imprägnierung Raumteile der Reak- (Dynasylan als tionsteilnehmer solches) Dynasylan 0 1 1 1 1 BSM 40 Ca (OH)2-Lösung O 1 1 1 0 Wasser 0 32 16 8 0 Anzahl der Auf- 0 2 2 2 2 t ragungen Tiefe der Impräg- - 3 3 3 5 nierung (mm) Trockendampf- 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Diffusion Feuchtigkeits-Diffusion 29,0 23 14.4 6.8 1.5 Eindringen von eingesik-Wasser kert nach 15 Minuten 0 - 30 min ~ 1.38 0.44 0.10 0.2 30- 90 min - 0.56 0.37 0.14 0.1 90 min-24 h - 0.15 0.11 0.05 0.05 Beispiel 2: Dieses Beispiel wurde ausgeführt, indem man Testkörper aus Sandstein aus Gotland/Schweden benutzte, 80 mm, L 10 mm (leichter Grausandstein). Außerdem wurde keine Ca(OH)2-Lsg verhalten, sondern die Transportflüssigkeit enthielt Athylalkohol, wie es aus untenstehender Tabelle ersichtlich ist. Außerdem wurde Dynasylan # BSM 40-S benutzt anstatt des Dynasylan aus Beispiel 1. Der einzige Unterschied zu dem Produkt in Beispiel 1 ist der Gehalt eines sauren Katalysators in der S-Komponente.

Tabelle 2 Kontrolle Erfindungsgemäße Völlige ImprEgohne Impräg- Imprägnierung nierung nierung (Raumteile der (Dynasylan als Reaktionsteilnehmer solches) Dynasylan 0 1 1 BSM 40-S Athylalkohol 0 2 0 Wasser 0 4 0 Anzahl der Auf- 2 2 2 t ragungen Tiefe der Impräg- 0 3 4 nierung (mm) Trockendampf- 0.3 0.3 0.3 diffusion Feuchtigkeits- 23.0 18.0 1.5 diffusion Eindringen von Wasser 0 - 30 min 2.4 0 0 30- 90 min eingesik- 0 0 kert 9Omin-24 h - 0 0 Beispiel 3: Dieses Beispiel wurde in der gleichen Weise durchgeführt wie Beispiel 2, aber unter Benutzung von Testkörpern aus Sandstein von Fribourg/Schweiz, gelbbrauner Sandstein (=80 mm, L = 10 mm) und graugrüner Sandstein ( = 50 mm, L = 10 mm).

Tabelle 3a Kontrolle ohne Gelb-brauner t Totale Im-

Imprägnierung Sandstein prägnierung

erfindungsgem. (Dynasylan

Imprägnierung als solches)

(Raumteile der

Reaktionsteil-

nehmer)

Dynasylan #

BSM 40-S 0 1 1 1

Athylalkohol O 0 0,5 O

Wasser 0 2 1,5 O

Anzahl der Auf-

tragungen 0 2 2 2

Tiefe d.Impräg-

nierung (mm) 0 2 3 4

Trockendampf-

Diffusion

Feuchtigkeits-

Diffusion 28 23 16 1.0

Eindringen v. eingesickert

Wasser nach

20 min. 20 min. 0.7 0.25 0.2

30 - 40 min. 0.3 0.10 0.1

90 min. - 24 h eingesickert

nach 3 h

Tabelle 3 b grau-grUner

Sandstein

Dynasylan # 0 1 1 1

BSM 40-S

Äthylalkohol 0 0 2 0

Wasser 0 4 2 0

Anzahl d.Auftra-

Tiefe d.Imprägn.

(mm) O 3 4 4

Trockendampf-

Diffusion 0.2 0.2 0.2 0.2

Feuchtigkeits-

Diffusion 21 11 6 0.5

Eindringen v.Wasser einges.

O - 30 min nach 30 min. 0.15 0.10 0.10

30 - 90 min 0.10 0.05 0.05

90 min - 24 h 0.05 0.05 0.05

Beispiel 4 Dieses Beispiel verweist auf die Herstellung von Testkörpern aus kalkhaltigem Sandstein ( = 80 mm, D = 10 mm) die Behandlung bezieht sich auf eine geschnittene, poröse Oberfläche aus dem Inneren des Steines. Der Arbeitsgang wurde in Übereinstimmung mit Beispiel 1 ausgeführt, d.h. die Versuche schlossen die Anwendung von Calciumhydroxid-Lösung ein, wie es aus der untenstehenden Tabelle ersichtlich ist. In der genannten Tabelle sind auch Versuchsergebnisse wiedergegeben.

Tabelle 4 Kontrolle (ohne erfindungsgemäße Totale Im-

Imprägnierung) Imprägnierung prägnierung

(Raumteile der (Dynasylan

Reaktionsteiln.) als solches)

Dynasylan #

BSM 40 0 1 1 1 1

Wasser 0 4 2 1 0

Calciumhydroxid-

Lösung O 0 0 2 1 0

Anzahl der Auftra-

gungen 0 2 2 3 2

Tro ckendamp f-

Diffusion - - -

Feuchtigkeits-

Diffusion 18.0 13,5 11.8 9,5 0.9

Eindringen von

Wasser

0 - 30 min. 2.4 0.2 0.15 0.2 S 0.1

30 - 90 min. eingesickert 0.15 0.15 0.1 0.1

90 min. - 24 h 0.1 0.05 0.1 0.05

Beispiel 5 Dieses Beispiel bezieht sich auf das Testen einer gewissen Art von grobkörnigem Mörtel in Übereinstimmung mit dem ER-Bericht Nr. 3:68, CP - BM - 1/67 2, Punkt C, wie oben gezeigt wurde.

Die Testkörper bestanden aus zylindrischen Scherben, = 80 mm, D = 26 mm, zusammengesetzt aus 10 mm Leichtbeton, einem 1 mm dünnen Belag und 15 mm grobkörnigem Mörtel.

Hinsichtlich der Imprägnierungsmischung wurde alternativ Calciumhydroxyd-Lösung und Äthylalkohol verwendet, und zwar in derselben Weise wie in Beispiel 1 und 2. Dies wird aus der untenstehenden Tabelle ersichtlich wo auch die Versuchsergebnisse angegeben werden.

Tabelle 5 Kontrolle ohne erfindungsgemäße Totale Im-

Imprägnierung Imprägnierung (Raum prägnierung

teile d.Reaktions- (Dynasylan

teilnehmer) lals solches)

Dynasylan#

BSM 40 0 1 1 1

Calcium-

hydroxyd-Lsg. 0 1 0 0

Wasser 0 4 4 i

Athylalkohol O 0 1 Ç O0

Anzahl d. Auf-

tragungen 0 2 2 2

Trockendampf-

Diffusion 0.15 0.15 t -

Feuchtigkeits-

Diffusion 6.3 3.65 3.0 0.9

Eindringen v.

Wasser 4.0 i Ol O2

O - 39 min. 4.0 0.47

30 - 90 min. 1.0 0.40 0.1 0.1

90 min. - 24 h 0.3 0.2 0.0 0.05

Beispiel 6 Dieses Beispiel bezieht sich auf die Anwendung einer Imprägnierungs-Zusammensetzung in Form einer sog. "Lösungs-Emulsion", d.h. einer Emulsion, wo die flüssigen Teilchen oder die diskontinuierliche Phase eine hydrophobe Substanz in Lösung-enthalten.

Die Experimente wurden auf Testkörpern aus Leichtbeton (Dichte 0,5 kg/dm3, # = 80 mm und T = 10 mm) ausgeführt Als hydrophobes Agens wurde eine Harz-Lösung verwendet, Wacker # 190, von Wacker-Chemie XmbH, MUnchen (Westdeutschland). Ein Konzentrat dieser Wacker # 190-Lösung (die Konzentration davon betrug das lO-fache der Konzentration der normalerweise auf dem Markt erhältlichen Lösung) wurde als solches in Form einer Benzin-Lösung verwendet, oder als eine derartige Lösung im Gemisch mit Wasser, oder als reines Konzentrat im Gemisch mit Wasser, wie es aus untenstehender Tabelle ersichtlich wird. Sonst wurde die Behandlung der Testkörper in völliger Übereinstimmung mit den vorangegangenen Beispielen durchgeführt.

Tabelle 6 Kontrolle ohne erfindungsgemäße Totale Im-

Imprägnierung Imprägnierung prägnierung

(Raumteile d.Reak- (Wacker 190-

tionsteilnehmer) Konzentrat

in Benzin

Siliconharz-Lsg.

Wacker 190(Kon- -

zentrat) 0 1 1 1 1 1

Gasolin 0 0 1 10

Wasser 0 t 10 10 0

Anzahl der Auf-

tragungen 0 2 2 2

Tiefe d.Imprägn. 0 2 2 3

Trockend.-Diffusion 1.0 - - -

Feuchtigk.- fl 29.0 11.0 6.5 2.4

Eindringen v.Wasser einges. n.

o - 30 min. 20 min. j' 0.6 0.9 X 0.3

30 - 99 min. - 0,2 0.4 0.1

90 min. - 24 h - - - -

Wie aus den obigen Versuchsergebnissen ersichtlich ist, gaben insgesamt gesehen weder die totale Imprägnierung noch überhaupt keine Imprägnierung praktisch nützliche Ergebnisse, da im ersten Fall die Feuchtigkeits-Diffusion zu gering ist, um ein Trocknen des Materials nach dem Eindringen von Wasser zu gestatten, wohingegen im letzten Fall die Wasserdurchlässigkeit zu groß ist, um dem Material den Widerstand gegen Regenwetter zu ermöglichen.

Im Gegensatz hierzu hat eine Test imprägnierung in Obereinstimmung mit der gegenwärtigen Erfindung das gewünschte Gleichgewicht zwischen Wasserdurchlässigkeits- und Feuchtigkeits-Diffusions-Charakteristiken zur Folge, so daß wirkungsvoll die Nachteile vermieden werden, die mit der früheren Technik verbunden waren.
Beispiel 7 Dieses Beispiel hat den Zweck, die Wirkung einer Reinigung des Baumaterials mit heißem Wasser zu zeigen, bevor man die Imprägnierungs-Zusammensetzung anwendet. Die verwendeten Testkörper bestanden aus Leichtbeton (Dichte 0,5 kg/dm3, = 80 mm, T = 10 mm). Die Testkörper wurden vorher durch Besprühen mit heißem Wasser behandelt, danach ließ man das überschüssige Wasser von den Körpern abfließen. Die Körper wurden sodann einer erfindungsgemäßen Behandlung unt erworfen , mit einer Imprägnierungs-Zusammensetzung, die auf folgende Weise hergestellt wurde. Dynasylan BSM-40 wurde mit mindestens einem gleichen Volumen Wasser.behandelt, was die Hydrolyse des Silanes zum Silanol in der Form einer klaren, obenauf liegenden Flüssigkeitsschicht zur Folge hatte. Diese Schicht wurde gemischt mit vier bzw. sechizehn Raumteilen Wasser in einem Intensivmischer desselben Types, der in Beispiel 1 angegeben ist, wobei sich eine erfindungsgemäße Emulsion bildet. Die Versuchskörper wurden auch mit Dynasylan BSM-40 als solchem behandelt, wie es aus der untenstehenden Tabelle ersichtlich ist.

Derselbe Arbeitsgang wurde wiederholt mit Testkörpern wie oben, die nicht zuvor mit heißem Wasser imprägniert waren. Dies wird in untenstehender Tabelle unter der Abkürzung ??unbeh.?? angezeigt, wohingegen die Versuche, bei denen zuvor eine Wasserbehandlung durchgeführt wurde, als "beh." bezeichnet werden. Die erhaltenen Resultate werden in der folgenden Tabelle 7 angegeben.

Tabelle 7 erfindungsgemäße Totale Impräg-

Imprägnierung nierung

(Raumteile der (Dynasylan als

Reaktionspartner) solches)

Dynasylan ji3 BSM-40 0 0 1

Silanol-Sc icht aus

Dynalylan R BSM-40

+ Wasser 1 1 r O

Wasser 4 16 o

unbeh. beh. hnbeh. beh. > unbeh. beh.

Feuchtigkeits-

Diffusion 1.3 3.2 3.6 4.7 f 1.0 1.3

Wie aus den in dieser Tabelle gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, hat die vorherige Behandlung des Baumaterials mit heißem Wasser eine verbesserte Feuchtigkeitsdiffüsion zur Folge, wenn die Imprägnierung erfindungsgemäß ausgeführt wird. Es wurde ferner festgestellt, daß eine Nachbehandlung des imprägnierten Baumaterials, wenn erfindungsgemäß imprägniert wurde, eine gewisse Verbesserung der Fähigkeit zur Feuchtigkeitsdiffusion des Materials zur Folge hat, zumindest in solchen Fällen, in denen die Imprägnierung durch Anwendung des Silan-Typs als wasserabstoßend machende Substanzen ausgeführt wurde. Obgleich wir nicht wünschen, daß die Erfindung an eine bestimmte Ausführungsform gebunden ist, glauben wir, daß eine solche Nachbehandlung des Materials zusätzliche Reaktionen in situ zur Folge haben kann, die die Feuchtigkeitsdiffusions-Charakteristika des Materials verbessern werden.

Es erscheint höchst wahrscheinlich, daß eine Behandlung des Baumaterials mit einer Flüssigkeit vor der erfindungsgemäßen Imprägnierung eine Verstopfung der kleinen Kapillaren des Materials bewirkt, so daß bei der Anwendung der Imprägnierungszusammensetzung diese nicht die genannten kleinen Kapillaren erreicht.
Dies wird offensichtlich nach der Imprägnierung eine verbesserte Feuchtigkeitsdiffusion zur Folge haben, dank der Tatsache, daß die genannten Kapillaren nach dem Verdampfen der darin enthaltenen Flüssigkeit ihren Beitrag zu der Fähigkeit des Materials zur allseitigen Feuchtigkeitsdiffusion leisten können.
Daraus folgt, daß die Vorbehandlung keine wirkliche Reinigung des Materials zu sein braucht, es genügt vielmehr, das Material nur eine Flüssigkeit absorbieren zu lassen, um eine Verstopfung der Kapillaren zu erreichen. Darnach wird erfindungsgemäß die Imprägnierung durchgeführt während die noch im Material befindliche Flüssigkeit einen Teil seiner Durchgangswege versperrt.
Die Erfindung läßt sich tatsächlich auf die Imprägnierung aller Arten von Baumaterialien anwenden, die mehr oder weniger porös sind und daher eine Tendenz, Wasser aufzunehmen, besitzen, wobei man jede Art eines Wasserabstoßenden Halbfestkörpers verwendet oder flüssige Teilchen oder eine Mischung davon, die in einer Transportflüssigkeit, welche den verwendeten Teilchen gegenüber inert ist, fein verteilt ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur wasserabstoßenden Imprägnierung von anorganischein Baumaterialien unter Aufrechterhaltung einer ausreichenden Fähigkeit zur Feuchtigkeitsdiffusion, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Baumaterial eine Zusammensetzung zufügt, die als kontinuierliche Phase eine Transport flüssigkeit und als diskontinuierliche Phase verformbare Teilchen mit einem hydrophoben Stoff enthält, und die Größe der Teilchen entsprechend der Art des Baumaterials derart gewählt wird, daß sie in das Baumaterial transportierbar sind, und daß die Transport flüssigkeit dann durch Verdampfen entfernt wird und der hydrophobe Stoff zur teilweisen Imprägnierung-des Baumaterials zurückbleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man flüssige Teilchen verwendet, die aus dem hydrophoben Stoff bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man flüssige Teilchen eines Lösungsmittels verwendet, in dem der hydrophobe Stoff gelöst ist, wobei das Lösungsmittel nach der Zugabe der Teilchen verdampft wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Teilchen anwendet, deren wesentlicher Teil eine Teilchengröße von nicht weniger als etwa 0,1 Mikron, vorzugsweise von mindestens 1 Mikron beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der wesentliche Teil mindestens ein Drittel und vorzugsweise die Hälfte aller Teilchen beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Baumaterial vor der Anwendung der Emulsion reinigt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Transportflüssigkeit anwendet, deren Siedepunkt bei Atmosphärendruck zwischen 50 und 1000 C liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung als Transportflüssigkeit anwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung von Wasser und einem niederen Alkanol als Transportflüssigkeit verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Alkanol Äthanol oder Methanol ist und das Wasser den Hauptbestandteil der Lösung ausmacht.

11. Imprägniermittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung, die als kontinuierliche Phase eine Transportflüssigkeit und als diskontinuierliche Phase verformbare Teilchen mit einem hydrophoben Stoff enthält.

12. Imprägniermittel nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch deformierbare Teilchen, die aus dem hydrophoben Stoff bestehen.

13. Imprägniermittel nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch flüssige Teilchen eines Lösungsmittels, in dem die hydrophobe Substanz gelöst ist.

14. Imprägniermittel nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der größere Anteil der Teilchen eine Teilchengröße von nicht weniger als etwa 0,1 Mikron besitzt.

15. Imprägniermittel nach Anspruch 14, wobei die Teilchengröße innerhalb des Bereiches von etwa 0,1-5 Mikron liegt.

16. Baumaterial, das nach dem Verfahren nach Anspruch 1 imprägniert ist.