DE3422117A1

DE3422117A1 - Dichtungs-haertungs-mittel zum schutz von beton gegenueber anfaenglichem trocknen, schrumpfen und rissbildung

Info

Publication number: DE3422117A1
Application number: DE19843422117
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: SAKUTA SEIJI
Current assignee: SAKUTA SEIJI
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1984-06-14
Publication date: 1985-12-19
Also published as: FR2568870A1; GB8415105D0; GB2160193A; US4575468A

Description

SEIJI SAKUTA, Tokio, Japan

Dichtungs-Härtungs-Mittel zum Schutz von Beton gegenüber anfänglichem Trocknen, Schrumpfen und Rißbildung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Dichtungs-Härtungs-Mittel bzw. Oberflächen-Härtungsmittel zum Schutz von Beton gegenüber anfänglichem Trocknen, Schrumpfen und Rißbildung.

Bei hydraulischen Zementsubstanzen, wie Mörteln und Betonen, ist es unvermeidlich, daß während der anfänglichen Stufe ihrer hydraulischen Abbindung bzw. Härtung diese Wasser abgeben, möglicherweise bis zu einem Punkt, bei dem sie trocknen, schrumpfen und demzufolge Risse erleiden. Um sie vor einer raschen Trocknung während der anfänglichen Stufe des hydraulischen Abbindens zu bewahren, wurde die sog. Unterwasserhärtung praktiziert, d. h. eine Behandlung, die ihr Eintauchen in Wasser unmittelbar nach der Entnahme auf den Formen, umfaßt. Diese Praxis besitzt jedoch Grenzen, die mit Faktoren verbunden sind, wie Gewicht und Volumen. Insbesondere stoßen in riesigen Dimensionen im Freien errichtete Strukturen auf Schwierigkeiten bei der Unterwasserhärtung, obgleich diese Behandlung gerade für derartige Strukturen sich gegenüber all den anderen als notwendig und von Bedeutung erwies. Stattdessen verlegte man sich auf die primitive Maßnahme, sie in kurzen Zeitabständen mit Wasser zu besprühen und mit Folien zwischen den Sprüharbeitsgängen zu bedecken.

In einigen Fällen wird eine Wasserdampfhärtung, eine Behandlung, die für die vorübergehende Konstruktion und den Brennstoff enorme Kosten mit sich bringt, angewandt, wenn die Bedeutung des Resultats der Behandlung der Strukturen die finanziellen Lasten rechtfertigt. Obwohl die Wasserdampfhärtung nur dann eine vollständige Wirkung zu zeigen vermag, wenn sie während einer ziemlich langen Zeitdauer durchgeführt wird, wird diese Behandlung nicht selten auf halbem Weg wegen des beschränkten Brennstoffs oder der zur Verfügung stehenden Zeit abgebrochen.

Obgleich die Unterwasserhärtung in der Lage ist, sowohl die Trocknung als auch die Schrumpfung einzuschränken, führt sie zu freiem Kalk - einer Substanz, die für die Ausbildung einer Festigkeit unerläßlich ist -, der nahezu vollständig in Wasser gelöst wird, während die Betone oder Mörtel unter Wasser verbleiben. Dieser Verlust an freiem Kalk stellt demzufolge einen ernsten Nachteil bei Strukturen dar, von denen man erwartet, daß sie Festigkeit besitzen. In dieser Hinsicht kann die Unterwasserhärtung nicht als eine vollständig ideale Behandlung bezeichnet werden.

Die Erfinder führten eine umfangreiche Untersuchung durch im Hinblick auf die Entwicklung eines Härtungsweges, der sämtlichen Gesichtspunkten genügt und insbesondere auf sehr große Strukturen für das Freie, die auf jeden Fall eine Härtung erfordern, anwendbar ist. Ihnen gelang es demzufolge, eine gänzlich neue Methode der Härtung und ein ideales Härtungsmittel zu entwickeln. Die Erfindung betrifft diese Methode und das Härtungsmittel.

Im einzelnen umfaßt die Erfindung ein Überziehen der Oberfläche einer Betonstruktur unmittelbar nach ihrer Aufstellung bzw. unmittelbar nach dem Betonieren

mit einer spezielle Eigenschaften besitzenden Harzlösung, mn hierdurch auf der Oberfläche der Struktur eine wasserdichte, druckbeständige Schicht auszubilden, vollständig das Entweichen von freiem Wasser aus den Strukturen auszuschließen und weitgehend eine Trocknung und ein Schrumpfen und demzufolge das Auftreten von Rissen zu verhindern.

Im allgemeinen müssen, damit die Härtung bis zur Vollkommenheit und bis zur vollständigen Entfaltung ihrer Wirkung durchgeführt wird, die verschiedenen, nachstehend aufgezählten Anforderungen als Vorbedingungen erfüllt werden.

(1) Während das in der Struktur enthaltene Wasser aufgrund eines Temperaturunterschieds zwischen der umgebenden Luft und der Struktur verdampft und aus der Struktur ausgetrieben wird, wird die Verdampfung von der Entwicklung eines beträchtlichen Drucks begleitet. Somit sollte die Struktur in der Lage sein, diesem Druck standzuhalten.

Entgegen dem Prinzip des üblichen Wasserdichtmachens, muß die Struktur eher eine hohe Beständigkeit gegenüber dem rückwärtigen Druck (Innendruck) als gegenüber dem Druck von der Vorderseite bzw. Außenseite (Außendruck) aufweisen.

(2) Da das Härten, wenn es nach dem Trocknen der Struktur durchgeführt wird, weder von Bedeutung ist noch eine Wirkung besitzt, sollte es durchgeführt werden können, während sich die Struktur noch in dem frühen Stadium seines nassen Zustandes befindet.

(3) Die Härtung sollte eine ausreichend gute Durchführbarkeit besitzen, um die erforderliche Behandlung der Struktur rasch angedeihen lassen zu können, un-

geachtet dessen, wie kompliziert die Konturen der Strukturen sein können oder wie groß die Struktur sein kann, und sollte ausreichend einfach sein, um die Möglichkeit eines Fehlschlagens auszuschließen.

(4) Das Härten sollte eine langanhaltende Wirkung von zumindest etwa 3 Monaten (90 Tagen, entsprechend 13 Wochen) ergeben können, bis die Struktur in einem annehmbaren Ausmaß materialmäßig und chemisch stabilisiert ist. Anderenfalls kann von der Behandlung nicht erwartet werden, daß sie eine vollkommene bzw. perfekte Härtung der Struktur ergibt.

(5) Wild ein Überzug auf der Oberfläche der Struktur ausgebildet, so wird die kontinuierliche Konstruktionsarbeit eingestellt und die Entfernung dieses Überzugs nach Erfüllung seiner Funktion erfordert die Arbeit einer Oberflächenreinigung. Dies bedeutet offensichtlich, daß sich die Konstruktionskosten durch die Arbeitskosten, die für diese zusätzliche Arbeit erforderlich sind, erhöhen und die veranschlagte Konstruktionsperiode verlängert sich durch die Einstellung der Arbeit. Der so auf die Struktur aufgebrachte Überzug sollte nicht einem Typ angehören, der eine Reinigungsarbeit erfordert.

(6) Die Härtungsbehandlung sollte eine vollkommene Härtungswirkung ergeben und weiterhin die Struktur wasserfest machen sowie vor einer Neutralisation bewahren können. Dann sollte die Härtung für Strukturen, die eine permanente bzw. bleibende Haltbarkeit erfordern, wahrhaft ideal sein.

Nach langjährigen, diffizilen Untersuchungen, all diesen Anforderungen zu entsprechen, wurde nun gefunden, daß ihnen gemeinsam durch ein neues, nachstehend näher beschriebenes Härtungsmittel genügt werden kann. Es handelt sich somit in der Tat um eine bahnbrechende Erfindung,die in der Lage ist, all diese Probleme zu lösen.

Im einzelnen betrifft die Erfindung ein Abdichtungs-Härtungs-Mittel bzw. Oberflächenhärtungsmittel bzw. Verkittungs-Härtungsmittel zum Schutz von Beton bzw. Steinzement bzw. Zement bzw. Steinmörtel gegenüber anfänglichem Trocknen, Schrumpfen und hierdurch bedingtem Auftreten von Rissen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man mit einem Lösungsmittel von 60 bis 70% ein Gelöstes bzw. mit 60 bis 70% eines Lösungsmittels ein Gelöstes verdünnt, gebildet durch Mischen von Lanolin und einem Metall bzw. Metallsalz, wie Zinknaphthenat, in einem Verhältnis von 2:1 und weiterhin Zugabe hierzu von 2 bis 5%, bezogen auf die Gesamtheit sämtlicher eingesetzter Komponenten, eines synthetischen Harzes und bis 20%, wiederum bezogen auf die Gesamtheit, an Xylol oder einer anderen ähnlichen Substanz, sämtlich auf Gewichtsanteile bezogen, und Polymerisation der entstandenen Mischung unter Anwendung von Wärme.

Es wird nun nachstehend eine typische Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben.

Komponente ; Anteil« Gew.%

(1) Lanolin 12 bis 18

(2) Zinknaphthenat 6 bis 9

(3) Xylol 10 bis 20

(4) Styrolharz 2 bis 5

(5) Kerosin (bzw.Leuchtöl bzw.Steinöl

bzw. Naphtha bzw. Petroleum) 60 bis 70

Es wird ein Gelöstes gebildet durch Mischen der Komponenten (1), (2), (3) und (4), wie vorstehend angegeben, und Polymerisation der entstandenen Mischung unter Anwendung von Wärme und das polymerisierte Gelöste wird mit dem Lösungsmittel (5), wie vorstehend angegeben, verdünnt, um das erfindungsgemäße Mittel zu ergeben.

Gegebenenfalls können zum Zeitpunkt der Polymerisation etwa 10% Aceton, Methylethylketon oder Polypropylenglykol zu der Mischung zugegeben werden, um die Polymerisation zu beschleunigen. Um die Möglichkeit auszuschließen, daß ein derartiger Zusatz bzw. ein derartiges Additiv eine nachteilige Wirkung auf die Umgebung während des Aufbringens bzw. Auftragens des Mittels auf die unter Behandlung stehende Struktur ausübt, wurde es für empfehlenswert befunden, die Polymerisation zu optimieren, indem man die Reaktionstemperatur und die Reaktionsgeschwindigkeit reguliert bzw. einstellt, anstatt das Additiv einzubringen.

Das in der vorstehenden Formulierung als Komponente (1) angegebene Lanolin genügt dem Erfordernis, daß diese Komponente zwei funktioneile Gruppen vereinen sollte, nämlich die hydrophile Gruppe und die oleophile Gruppe, wie aufgrund ihrer Molekülformel Cj₂H₂^OOH sichtbar wird. Es können beispielsweise anstelle von Lanolin auch Cetanol (C₆Cl₅OH) und Walrat (cetain) (C₁₅H₃₁COOC₁₁H₃₃ bzw. C₁₅H₃₁COOC₁₆H₃₃) verwendet werden. Diese werden jedoch in geringem Umfang hergestellt und sind daher teuer. Aus diesem Grund wurde Lanolin eingesetzt.

Obgleich Beispiele für das als Komponente (2) der Formulierung verwendbare Metallsalz Bariumsulfat und zahlreiche andere Verbindungen umfassen, wurde Zinknaphthenat unter Berücksichtigung seiner Überlegenheit im Hinblick auf die Oberflächenspannung und seine Penetrationseigenschaften eingesetzt.

Das als Komponente (5) der Formulierung, das vorstehende Lösungsmittel, verwendete Kerosin könnte durch Xylol ersetzt werden. Xylol entwickelt jedoch einen stark aggressiven und stechenden Geruch und kann daher die Umgebung

während des Aufbringens des Mittels auf die unter Behandlung stehende Struktur beeinträchtigen. Es erwies sich demzufolge als ratsam, Kerosin zu verwenden, das milde Eigenschaften besitzt. Obgleich Xylol und Kerosin sich mehr oder weniger in ihrem Lösungsvermögen und ihrer Flüchtigkeit unterscheiden, sind ihre eigentlichen Wirkungen auf die Funktion des gebildeten Mittels praktisch gleich. In vielen Versuchen übertraf Kerosin das Xylol in einigen, wenn nicht allen Gesichtspunkten. Aus diesem Grund wurde Kerosin eingesetzt.

Das Styrolharz wurde ausgewählt, um als Komponente (4) der Formulierung zu dienen. Damit das Harz zufriedenstellend als Füllstoff in der Formulierung dient, spielt es keine Rolle, welche physikalische Festigkeit es zeigen mag. Es hat lediglich dem Erfordernis zu genügen, daß es in Wasser unlöslich sein sollte. Somit können anstelle des Styrolharzes Acryl-, Melamin-, Alkyd- und Urethanharze eingesetzt werden.

Wie vorstehend beschrieben, wird das erfindungsgemäße Abdichtungs-Härtungs-Mittel zum Schutz einer Betonstruktur gegenüber anfänglicher Trocknung, Schrumpfung und demzufolge Auftreten von Rissen gebildet, indem man mit einem Lösungsmittel in einer Menge von 60 bis 70% ein Gelöstes verdünnt, das hergestellt wird durch Mischen von Lanolin und einem Metallsalz, wie Zinknaphthenat, in einem Verhältnis von 2:1, und weiterhin Zugabe hierzu von 2 bis 5%_t bezogen auf die Gesamtheit sämtlicher eingesetzter Komponenten, eines synthetischen Harzes und 10 bis 20%, wiederum bezogen auf die Gesamtheit, an Xylol oder einer anderen, ähnlichen Substanz, sämtlich bezogen auf Gewichtsanteile bzw. -Verhältnisse, und Polymerisation der entstandenen Mischung unter Anwendung

von Wärme. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung zieht nicht einfach in Betracht, die Oberfläche einer Struktur mit einer Lösung zu überziehen. Die Lösung der vorliegenden Erfindung besitzt als ihre Lösung ein Polymeres, gebildet aus einem synthetischen Harz mit hohem Molekulargewicht, Lanolin und einem Metallsalz. Diese Lösung dringt bei ihrem Aufbringen auf die Oberfläche einer Struktur, in der das hierin zum Beispiel in dispergierter Form enthaltene, freie Wasser netzartig verteilte, feine Leerstellen bzw. Hohlräume bzw. Poren verursacht hat, aufgrund einer Oberflächenspannung von 30 dyn, einem Wert, der etwa dem Zweifachen der Oberflächenspannung von Wasser (72 dyn) entspricht, tief in die Struktur ein. Bei der sich anschließenden Verdampfung des Lösungsmittels verbleibt das Gelösteder Lösung und füllt diese Leerstellen bzw. Hohlräume auf. Das die Hohlräume füllende Gelöste kann daher eine hohe Beständigkeit bzw. einen hohen Widerstand (3 kg/cm = 30 m Wassersäule, bestimmt aufgrund eines offiziellen Tests) nicht nur gegenüber dem Außendruck, sondern auch gegenüber dem Innendruck (rückwärtigen Druck) zeigen.

Das erfindungsgemäße Mittel ist vom öligen Typ, da es ein Lösungsmittel mit Petroleum- bzw. Erdöl- bzw. Steinöl- bzw. Naphtha-Herkunft verwendet. Die Betonstruktur weist, obgleich ihre Oberfläche trocken ist, in ihrem Inneren einen nassen Zustand mit einem Wassergehalt von etwa 60$ auf. Die Härtungsbehandlung muß daher dem Erfordernis genügen, daß sie zufriedenstellend durchgeführt werden kann, ungeachtet dessen, ob die Betonstruktur in einem trockenen Zustand oder in einem nassen Zustand vorliegt. Unter angemessener Berücksichtigung dieses speziellen Erfordernisses wird erfindungsgemäß der Lösung sowohl eine hydrophile Gruppe als auch eine

oleophile Gruppe verliehen. Das erfindungsgemäße Mittel kann demzufolge direkt auf die feuchte Oberfläche einer Betonstruktur, die frisch aus einer Form freigesetzt wurde, aufgebracht werden. Liegt die Betonstruktur in trockenem Zustand vor, kann das Mittel auf die Oberfläche der Struktur aufgebracht v/erden, nachdem die Struktur mit frischem Wasser besprüht und in den Zustand einer erzwungenen Feuchtigkeit gebracht worden ist. Aufgrund der hierin enthaltenen, hydrophilen Gruppe kann die ölige Lösung zufriedenstellend auf die Struktur aufgebracht bzw. aufgetragen werden, ohne daß sie durch das an der Oberfläche anhaftende Wasser abgewiesen bzw. abgestoßen wird.

Da weiterhin das erfindungsgemäße Mittel eine freifließende Flüssigkeit mit einer Oberflächenspannung von 30 dyn ist, kann es wirksam z.B. mit Hilfe einer Bürste, einer Sprühvorrichtung oder einer Walze aufgetragen werden. Somit kann es dispergieren und gleichmäßig in die Struktur eindringen, ungeachtet dessen, wie kompliziert die Konturen der Struktur sein mögen. Die Behandlung ist einfach genug, um die Möglichkeit eines Fehlschlags auszuschließen. Die Personen, die den Auftrag des Mittels auf die Betonstrukturen vornehmen, müssen nicht Fachleute sein. Somit erfreut sich das Mittel der Erfindung einer sehr einfachen Anwendbarkeit, spart Mühen und gewährleistet eine hohe Wirtschaftlichkeit.

Der in dem erfindungsgemäßen Mittel enthaltene Füllstoff zeigt nach seiner Ablagerung in den Hohlräumen bzw. nach der Beladung der Hohlräume des Betons eine hohe Beständigkeit gegenüber Wärmestrahlung, Ultraviolettstrahlen, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid in der umgebenden Luft mit dem Ergebnis, daß die Betonstruktur eine hohe Wetterbeständigkeit und Stabilität auf-

weist. Tritt die Betonstruktur in das Stadium einer umfassenden, wenngleich nicht perfekten Stabilität nach Verstreichen von drei Monaten (90 Tagen, entsprechend 13 Wochen) nach der Behandlung ein, wird der Härtungseffekt der Behandlung innerhalb der Struktur während einer langen Zeitdauer intakt bleiben.

Soll die Oberfläche der Betonstruktur zusätzlich zu einem späteren Zeitpunkt überzogen werden, besteht, da das Substrat sorgfältig zur Abweisung von Feuchtigkeit, Wasser und anderen schädlichen Komponenten behandelt worden ist, keine Notwendigkeit, irgendeine Primerbehandlung durchzuführen. Überdies schützt, da das Mittel der Betonstruktur einen sorgfältigeren Überzug verleiht als ein gewöhnlicher Primer, dieses den zusätzlich aufgebrachten Überzug, wie Mörtel, einen dekorativen Anstrich bzw. Farbe, Harzplatten bzw. -fliesen oder Textilwände bzw. -beläge, die das Substrat bedecken. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Mittel eine Verdoppelung der Lebensdauer des Überzugs.

Da das erfindungsgemäße Mittel nicht einen Überzug auf der Oberfläche der Betonstruktur ausbilden soll, sondern dazu bestimmt ist bzw. so beschaffen ist, daß es tief in die Betonstruktur eindringt und die hierin verteilten Hohlstellen auffüllt, besitzt es den Vorteil, daß die hiermit behandelte Betonstruktur zusätzlich überzogen werden kann, ohne daß seine Oberfläche vor dem weiteren Überziehen gereinigt werden muß.

Überdies schließt, da das erfindungsgemäße Mittel eine wasserdichte Schicht unterhalb der Oberfläche der Betonstruktur bildet und Wasser mit einem Druck von bis zu

3 kg/cm abweist, dieses völlig die Möglichkeit aus, daß V/asser in die Betonstruktur eindringt, mit dem in der Betonstruktur enthaltenen Kalk in Kontakt gelangt und demzufolge Calciumhydroxid bildet. Dies bedeutet, daß das Mittel umso mehr die Lebensdauer der Betonstruktur erhöht, indem es perfekt das Phänomen einer Neutralisation verhindert, die chemisch, wie vorstehend beschrieben, abläuft und in einer lautlosen Zerstörung der Betonstruktur endet. Die Erfindung stellt demzufolge ein bahnbrechendes Oberflächen-Überzugsabdichtungs-Härtungsmittel zur Verfügung, das eine verlängerte Unterdrückung des raschen Trocknens gewährleistet, das anderenfalls in dem frühen Stadium im Anschluß an die Einbringung des Betons bzw. an das Betonieren auftreten würde, und ermöglicht eine vollkommene Verhinderung des Auftretens von Rissen aufgrund von Trocknung und Schrumpfung.

Claims

Dr. F. Zurrii»tei»T sen. - Dr. E. Assmann /-> / ο ο -ι λ η

Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEF=ORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

Case CSCA

Patentanspruch

Dichtungs-Härtungs-Mittel zum Schutz von Beton gegenüber anfänglicher Trocknung, Schrumpfung und hierdurch bedingtes Auftreten von Rissen, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Lösungsmittel von 60 bis 70% Gelöstes/ gebildet durch Mischen von Lanolin und einem Metall bzw. Metallsalz, wie Zinknaphthenat, in einem Verhältnis von 2:1 und weiterhin Zugabe hierzu von 2 bis 5 %, bezogen auf die Gesamtheit sämtlicher verwendeten Komponenten, eines synthetischen Harzes und 10 bis 20%, wiederum bezogen auf die Gesamtheit, an Xylol oder einer anderen ähnlichen Substanz, sämtlich bezogen auf Gewichtsverhältnisse bzw. -anteile, und Polymerisation der entstandenen Mischung unter Anwendung von Wärme, verdünnt.