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Verfahren zum Schutz von Beton der Seewasser oder anderen
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biologisch aktiven Wassern ausgesetzt ists sowie ein Beton werkstück
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz von BetonS der Seewasser oder anderen
biologisch aktiven Wasser ausgesetzt ist9 sowie ein BetonwerkstückO Aus der Spezialliteratur
sind Verfahren bekannt 9 die den biologischen Abbau von Beton verlangsamen9 der
insbesondere durch anwachsende und sich am und im Beton festsetzende tierische und
pflanzliche Agenzien in biologisch aktiven Wasser insbesondere Seewasser, hervorgerufen
ist0 Diese Verfahren vermögen den biologischen Abbau des Betons nicht lange genug
zu verhindern9 so daß nach bestimmten Zeiträumen der Beton erneuert werden mußS
was kostspielig ist9 zumal mit derartigen Erneuerungen Betriebsstillegungen und
andere Bauarbeiten verbunden sinds die die Kosten der Erneuerung stark in die Höhe
schnellen lassen, So müssen bei der Erneuerung von Betonrohren für Kanalisationen
Straßendecken
aufgerissen werden und der Verkehr stillgelegt werden,
so müssen bei Betonerneuerungsarbeiten in Häfen ganze Hafenteile gegen das Eindringen
von Wasser in diese Hafenteile abgesperrt werden, sie müssen ausgepumpt werden und
alle Hafeneinrichtungen, wie Lagerschuppen, Kräne usw. sind in dieser für die Erneuerung
benötigten Zeit nicht nutzbar, Daher ist ein möglichst langwirkender Schutz von
Beton gegen einen biologischen Abbau in biologisch aktiven Wassern ein seit Jahrzehnten
bestehendes dringendes Bedürfnis.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit für einen möglichst
langlebigen Schutz von Beton zu schaffen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Oberfläche des Betons
durch drei in den Beton eindringende Beschichtungen mit verschiedenen Funktionen
behandelt ist: - Fluorbehandlung der Oberfläche zur Stärkung und fungiziden Behandlung
des kristallinen Gerüstes mit in Wasser zu 3 - 5 Gewichtsprozent eingebrachter Hexafluorokieselsäure
oder/und Kalzium-, Magnesium- oder/und Zink-Fluorsilikat; - Behandlung gegen einen
biologischen Abbau durch eine komplexe biocide Lösung von 45 - 50 Gewichtsprozent
in einem üblichen organischen Lösungsmittel, wobei die Biocide in Wasser unlöslich
sind; - Behandlung zur Befestigung durch eine fungizide Lösung von synthetischen
Harzen in der Lösung, die in der zweiten Stufe angewandt ist, zu der 4 - 6 Volumenprozent
einer Harzlösung zugefügt sind, die in einem entsprechenden Lösungsmittel in einem
Verhältnis von 5 - 10 Gewichtsprozent gelöst sind.
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Mit diesem Vorgehen gelingt ein dauerhafter Schutz von Beton, der
Seewasser oder anderen biologisch aktiven Wassern ausgesetzt isto Dabei ist es vorteilhaft9
wenn die Behandlungen durch AuSspruhen, Spritzen oder An-striche in je 1 bis 2 Lagen
ausgeführt werdenO Zweckmäßig ist es, wenn als Lösungsmittel für die Behandlungen
gegen biologischen Abbau Terpentinersatz verwendet wird9 welcher billig erhältlich
ist und ein gutes Lösungsmittel darstellte Bei dem Verfahren nach der Erfindung
ist es von VorteilS wenn die biociden Substanzen entweder separat oder zusammen
in dem gemeinsamen Lösungsmittel angewandt sind9 wobei es sich um folgende biociden
Substanzen handelt: 1. Kupfernaphthenat, aktiv gegen die meisten angreifenden Agenzien;
20 Betanaphtholç aktiv gegen faserförmige Seealgen und Bohrwürmer; 30 PentachlorphenolD
aktiv gegen die meisten angreifenden Agenzien 4. Zinntributyloxid9 aktiv gegen die
meisten angreifenden Agenzien; 5. HexafluoroL-ieselsäure und ebenso Zink-, Magnesium-
oder Kalzium-Fluorsilikate in wässrigen Lösungen mit dem breitesten Toxicitätsspektrum
gegenüber Bakterien und den meisten angreifenden Agenzien0 Zweckmäßigerweise lässt
sich das Verfahren der Erfindung so durchführen, daß die Komponenten angesetzt sind
in 5 - 10 Gewichtsteilen biociden Komponenten und 9 9,5 Gejichtsteilen Lösungsmittel
(Terpentinersatz), wobei die biociden Komponenten nur als eines oder als alle9 die
in dem Anspruch 5 unter 1 bis 4 numeriert sind, 5 - 10 Teile der Lösung zu betragen
brauchen9 und wobei die biociden
Komponenten, die den aktiven Teil
der Lösung bilden, bei getrennter Anwendung - 94% Kupfernaphthenat, gelöst in 50%
Terpentinersatz - Lösung von 12% Hexanaphthenol in Terpentinersatz - Lösung von
12% Pentachlorphenol in Derpentin-ersatz - Lösung von 6% Zinntributyloxyd in Terpentinersatz
sind und wobei, wenn verschiedene Komponenten kombiniert sind, ihr Gemisch in gleichen
Teilen resultiert.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Endbehandlung zur Befestigung der
biociden Lösungen derart durchgeführt wird, daß die Oberfläche des Betons mit einer
biociden Lösung in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung, wie sie in der zweiten
Beschichtungsstufe verwendet wurde, behandelt wird, zu welcher eine 4 - 6 Volumenprozent
Polyester- oder Epoxyharzlösung zugefügt ist, die folgende Zusammensetzung in Gewichtsteilen
aufweist: - 12 Teile Polyesterharzlösung mit 0,5-0,8% Beschleuniger Kobald Octoat
(6% Kobalt in Octoat), 10 Teile Monostyrol als Lösungsmittel. Zu der benutzten Menge
Harz wird als Polymerisationsinitiator Peroxid des Methyl-Äthyl-Ketons in 5096iger
Lösung in Dibutylphtalat zu 0,25 Teilen zugefügt.
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- Epoxyharzlösung mit 5 - 45 Gewichtsprozent Härter entsprechend
der Type des Harzes. Zu 10 Teilen Lösungsmittel, von denen 8 Teile Toluen und zwei
Teile Xthyl-oder Methylikohol sind, werden 12 Teile Harz mit Härter zugefügt.
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Das Vorgehen beim Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt
derart, daß eine Fluorbeschichtung in 1 - 2 lagen vorgenommen ist, daß eine biocide
Behandlung 24 Stunden nach der fluorbehandlung in zwei Schichten angewandt ist,
zwischen denen ein Zeitintervall von wenigstens 30 Ninuten
notwendig
ist, daß eine Befestigungsbehandlung in 1 - 2 Aufträgen wenigstens 60 Minuten nach
der biociden Behandlung in zwei Aufträgen, zwischen denen 60 Minuten Zeitintervall
ist9 angewandt ist Dabei können die Behandlungen 1 und 2 in ihrer Reihenfolge vertauscht
werden.
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Erfindungsgemäß behandelte Betonwerkstücke zeichnen sich dadurch aus,
daß sie drei verschiedene Beschichtungen aufweisen9 die in den Beton teilweise eingedrungen
sind, und zwar eine Beschichtung mit Hexafluerokieselsäure und/oder Salziumm 9 Magnesium-
oder/und Zink-Eluorsilikat; eine Beschichtung mit wasserunlöslichen oder -schwerlöslichen
Biociden; eine Beschichtung mit einem Gemisch von Harzen und wasserunlöslidien oder
-schwerlöslichen Biociden.
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Dabei sind unter Biociden solche Stoffe -rstanden, die fungizide Eigenschaften
und überhaupt toxische Eigenschaften gegenüber tierischen, pflanzlichen und Klein-Lebewesen
aufweisen, Nachfolgend ist die Er-findung in ihren Einzelheiten beschieben: Die
vorliegenden Erfindung bes-teht darin, daß das Verfahren zum Schutz des Seewasser
oder anderen biologisch aktiven Wassern ausgesetzten Betons in der Anwendung der
Behandlung während dreier getrennter StuSen besteht, nämlich: - einem Fluorieren
der Oberfläche, resultierend in einer gleichzeitigen Verstärkung und einem 4ntibewuchsschutz
durch eine Lösung in Wasser mit 3 - 5 Gewichtsprozent
Hexafluerokieselsäure
H2SiS6 oder Kalzium-, Magnesium-oder Zink-Fluorsilikat, aufgetragen durch Anstrich
oder Aufsprühen.
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Behandlung gegen biologischen Verfall mittels einer Lösung von 45
- 50 Gewichtsprozent Biociden in einem gemeinsamen organischen Lösungsmit-tel, z.B.
Terpentinersatz. Die Anwendung erfolgt durch Anstrich oder Sprühen in ein bis zwei
Lagen.
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Befestigungsbehandlung durch eine fungizide Lösung von synthetischen
Harzen, z.B. Polyestern oder Epoxiden, in einem Gewichtsanteil von 4 - 6 50 in derjenigen
Lösung, die in der zweiten Stufe benutzt wird. Die Anwendung erfolgt wie oben genannt.
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Die biociden Komponenten, welche getrennt oder zusammen angewandt
werden können, sind: Kupfernaphthenat - aktiv gegen die meisten anuchsenden Stoffe;
es wird die verdünnte technische Lösung von 94% Kupfernaphthenat und 50% Terpentinersatz
angewandt.
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Betanaphthol - aktiv gegen die faserigen Seealgen und Bohrwürmer;
es wird eine Lösung von 12% Betanaphthenol in Terpentinersatz in Anwendung gebracht.
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- Pentachlorphenol - aktiv gegen die meisten anhängenden Stoffe; es
wird eine Lösung von 12% Pentachlorphenol in Terpentinersatz in Anwendung gebracht.
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Zinntributyloxid - aktiv gegen die meisten der sich anhängenden Stoffe;
es wird eine Lösung von 6% Zinntributyloxid in Terpentinersatz in Anwendung gebracht.
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Eexafluorokieselsäure H2SiF6 ebenso wie Zink-, Magnesium- oder Kalzium-Fluorsilikate
in wässriger Lösung mit dem stärksten Toxicitätsspektrum sowohl für Bakterien als
auch für die meisten sich anhängenden Sffe; es wird in einer Lösung von 3 - 5% einer
dieser Substanzen in Wasser in Anwendung gebracht.
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Alle Dos-ierungen sind in Gewichten angegeben. Die Zusammensetsung
der biociden Lösungen ist in Abhängigkeit der anhängenden Stoffe angegeben. Es werden
9 - 9,5 Lösungsteile (Derpentinersatz) mit 5 - 10 Teilen des oben genannten Bestandteiles
der Biocidlösung (berechnet in Gewicht) gemischt. Wenn die verschiedenen Komponenten
miteinander vermischt sind, bilden sie gleiche Teile in der resultierenden biociden
Lösung.
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Die Befestigung der biociden Lösung erfolgt durch eine fungizide
Lösung von Epoxi- und Polyesterharzen auf folgender Basis: - Epoxiharzlösung mit
5 - 45% Härter entsprechend dem typ des Harzes (in Gewicht). Zu 10 Teilen Lösungsmittel,
von denen 8 Teile Toluen und 2 Teile Äthyl-oder Methylalkohol sind, werden 12 Teile
Harz mit Härter zugefügt.
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- Polystyrol-Harz-Lösung, gehärtet mit 0,5 - 0,8% Kobalt-Octoadi
(6% Kobalt in Octoat) 12 Teile, 10 Teile Monostyrol als Lösungsmittel; zu der angewandte7
Menge Harz werden 0,25 Teile einer 50%igen Lösung des Peroxids vom Nethyl-Äthyl-Keton
in Dibutylphtalat als Polymerisationsinitiator zugefügt0
Ausführungsbeispiel
Das Verfahren zum Schützen von Beton, der Seewasser oder anderen biologisch aktiven
Wassern ausgesetzt ist, besteht in der Anwendung von drei aufeinanderfolgenden Behandlungsvorgängen,
und zwar den folgenden Behandlungsvorgängen: Behandlung der Betonoberfläche mit
Fluorsilikat Behandlung gegen biologischen Abbau und Behandlung zur Befestigung,
Die Behandlung mit Fluorsilikat ist mittels einer wässrigen Lösung von 3 - 5 Gewichtsprozent
Hexafluorokieselsäure H2SiF6, Ealsium-, Zink- oder Magnesium-Fluorsilikat durchgeführt.
Das Verhältnis der aktiven Substanz wächst mit 1 Prozent entsprechend dem Salzgehalt
des Seewassers, d.i. für Intervalle bis 15o Salzgehalt 5 Substanz, zwischen 15 und
25%aO Salzgehalt 4 Substanz und über 250 Salzgehalt 5% Substanz.
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Die Behandlung gegen biologischen Abbau erfolgt mittels biocider Substanzen
entsprechend der Natur des angreifenden Agens und der Zahl der Keime, die in der
Volumeneinheit des biologisch aktiven Wassers enthalten sind. Die Anwendung ist
in 1 - 2 Überzügen vorgesehen entsprechend der Zahl der Keime (Sulfat-Agens zur
Reduzierung von Bakterien), die in der Volumeneinheit des biologisch aktiven Wassers
vorhanden sind, nämlich: zwischen 105 und 5 x 105 - ein Überzug zwischen 5 x 105
und 106 - zwei Überzüge.
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Die benutzten biociden Komponenten sind:
- Kupfernahphthenat,
aktiv gegen die Mehrzahl von angreifenden Agenzien. Es wird in Anwendung gebracht
eine 94/0ige Kupfernaphthenat-Lösung, verdünnt mit 50 Gewichtsprozent Terpentinersatz
in einem Verhältnis von 5 - 10 Gewichtsteilen in 9 - 9,5 Gewichtsteilen Terpentinersatz.
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- Betanaphthanol, aktiv gegen faserförmige Algen und den Bohrwurm.
Es wird eine 12°/ige Betanaphthollösung in Terpentinersatz in Anwendung gebracht,
die weiter im Verhältnis von 5 - 10 Gewichtsteilen Lösung in 9 - 9,5 Gewichtsteilen
Terpentinersatz verdünnt ist.
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- Pentachlorphenol, aktiv gegen die Mehrzahl von angreifenden Agenzien,
wird in denselben Verhältnissen wie Betanahpthol angewandt.
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- Tributylzinnoxid, aktiv gegen die Mehrzahl der angreifenden Agenzien,
wird in einer Lösung von 6 Gewich-tsprozent Tributylzinnoxid in Terpentinersatz,
das weiter im Verhältnis von 5 - 10 Gewichtsteilen Lösung in 9 - 9,5 Gewichtsteilen
Terpentinersatz verdünnt ist, angewandt.
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Wenn verschiedene Komponenten bemltzt werden, abhängig von dem spezifischen
Toxicitätsspektrum jedes einzelnen, läuft ihr Mischen auf gleiche Teile hinaus.
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Der Behandlungsvorgang der Befestigung is-t mittels einer biociden
Lösung entsprechend den vorhergenannten Zusammensetzungen durchgeführt, zu welcher
eine Polyester- oder Epoxiharzlösung von 4 - 6 Volumenprozent zugefügt ist, die
folgende Zusammensetzung aufweist, wobei die Verhältnisse und Teile in Gewichten
angegeben sind: - Polyesterharzlösung, beschleunigt durch 12 Teile von 0,5 bis 0,8%
Kobaltoctoat (6°,b Kobalt in Octoat) 10 Teile Monostyrol als Lösungsmittel.
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Zu der verwendeten Menge Harz ist als Initiator der Polymerisation
eine 50%ige Lösung des Peroxids von Methyl-Äthyl-Keton in 0,25 Teilen Dibutylphtalat
zugefügt.
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- Epoxiharzlösung mit 5 - 45% Härter entsprechend dem Typ des Harzes
(siehe im folgenden). Zu 10 Teilen Lösung.
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mittel, von welchem 8 Teile Toluen und zwei Teile Äthyl- oder Methylalkohol
sind, werden 12 Teile Harz mit Härter zugefügt.
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Im folgenden sind verschiedene Zusammensetzungen von Epoxiharzlösungen
des Types ARALDIT angegeben, hergestellt bei Ciba-Geigy, Schweiz, bei welchen die
Menge des Harzes 3 Gewichtsprozent des angegebenen Lösungsmittels darstellt.
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Harze Härter Zumischungen 100 Teile AY 101 5-6 Teile HY 951 100 Teile
AY 101 10-12 Teile HY 956 100 Teile AY 121 4-4,5 Teile HY 951 100 Teile CY 221 25
Teile TIY 837 1 Teil Silan A 186 100 Teile GY 250 15 Teile X 157 2273 100 Teile
DY 022 45 Teile HY 2954 100 Teile BY 554 20 DeiJe HY 554 Die Anwendungstechnik ist
folgende: Die Pluorbehandlung ist durch Auftrag von 1 - 2 Überzügen nach 30 Minuten
Zwischenraum durch Anstrich oder Aufsprühen mit einer Spritzpistole (5-6 atom.)
durchgeführt.
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Die nachfolgende Biocid-Behandlung ist 24 Stunden nach der Eluorbehandlung
durchgeführt.
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Die Biocid-Behandlung ist in 1 - 2 Überzügen angewandt.
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Der zweite Überzug erfolgt 30 Minuten hinter dem ersten überzugs Die
Befestigungsbehandlung ist dann eine Stunde
nach der Biocidbehandlung
durchgeführt.-Die Befestigungsbehandlung ist in 1 - 2 Uberzügen durchgeführt, Das
Zeitintervall zwischen zwei Überzügen beträgt wenigstens eine Stunde.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Schutzes des Betons gegen Seewasser
oder andere biologisch aktive Wasser sind folgende: - Das Eindringen in die Tiefe
erfolgt ungefähr 10 mm in die Dicke des Betons, wobei die poröse Struktur für eine
gute Tiefenbefestigung genutzt wird; - die Anwendung ist leicht durch eine allein
ander Oberfläche auszuführende Behandlung durchzuführen; - sie benutzt leicht zugängliche
und billige Materialien.
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Neben einem biologischen Schutz ist die behandelte Oberfläche hydrophob
geworden; - weist ein weiteres Toxicitätsspektrum und eine unbegrenzte Remanenz
auf; - erlaubt das Wiederaufnehmen des Betonierens ohne Besanden; - ermöglicht das
Aussetzen von bew.ehrten oder vorgespannten Betonfertigteilen dem Seewasser vor
der Reifung des Zementsteines (Zementerhärtung), und zwar anstelle von 1 - 2 Monaten
schon nach 1 - 2 Wochen; - erlaubt die Verwendung an Seewasserversorgungsleitungen,
die der Gefahr des Festsetzens von angreifenden Agenzien ausgesetzt sind, an Kanalisations-
und Siel-Systemen und bei der Konstruktion von Schiffen aus bewehrtem oder vorgespanntem
Beton; - erlaubt die Betondecklage über Bewehrungen bei bewehrten oder vorgespannten
Betonuuerkstücken zu vermindern, die in Seewasser und der Umgebung der See ausgesetzt
sind, z.B. i Seewasser, in Mündungs- oder Deltazonen von Flüssen mit
einem
Salzgehalt unter 15%o und 2 m oberhalb des Wasser spiegels kann die Deckschicht
von 5 auf 4 cm verringert werden, wenn ein. Beton mit einer Permeabilität 4 und
einem Wasser/Zement-Faktor 0,6 benutzt ist.
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Im normalen Seewasser mit einem Salzgehalt von 15 - 35%o kann die
Decklage von 6 cm auf 4,5 cm unabhängig vom Durchmesser der Bewehrung reduziert
werden, wenn die drei Schutzmaßnahmen an einem Beton mit der Permeabilität 8 und
einem Wasser/Zement-Faktor 0,5 angewandt sind, In Sesumgebung kann unabhängig von
dem Salzgehalt die Deckschicht von 3 cm auf 2 cm reduziert werden, wenn die drei
Schutzmaßnahmen angewandt sind und auf 2,5 cm, wenn nur die Schutzmaßnahmen 1 und
3 angewandt sind.