DE4219680C2 - Process for silicification and waterproofing of masonry - Google Patents
Process for silicification and waterproofing of masonryInfo
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Description
Auf Bauteile, wie Fundamente, Kellerwände, Untergeschosse, Behälterwände usw. kann Wasser in recht unterschiedlicher Weise einwirken. Um Schäden zu vermeiden und die Funktionstüchtig keit der Bauwerke zu erhalten, dichtet man gegen Feuchtigkeit und drückendes Wasser ab.Water can fall on components such as foundations, basement walls, basements, container walls, etc. act in quite different ways. To avoid damage and the functionality preservation of the buildings, one seals against moisture and pressing water.
Ist die Abdichtung nicht mehr intakt, kommt es grundsätzlich zu Schädigungen an den Bauwer ken. Man kann die Schäden einteilen in mechanische, biologische und chemische Korrosion.If the seal is no longer intact, there is always damage to the builder ken. The damage can be divided into mechanical, biological and chemical corrosion.
Zu den mechanischen Schäden rechnen Frost- und Salzsprengungen. Sie haben ihre Ursachen in Volumenvergrößerungen beim Gefrieren von Wasser bzw. beim Kristallisieren von Salzen.Frost and salt blasts count towards mechanical damage. They have their causes in Volume increases when freezing water or crystallizing salts.
Die biologischen Schädigungen sind zurückzuführen auf den Befall von Außen- und Innenwänden mit Mikroorganismen. Ein besonders bekanntes Beispiel dafür ist der Schimmelbefall in Gebäu deecken.The biological damage is due to the infestation of the outside and inside walls with microorganisms. A particularly well-known example of this is mold in buildings cover.
Unter chemischer Verwitterung versteht man in diesem Zusammenhang die Zerstörung von Bausubstanz durch die Aufnahme von aggressiven Stoffen, die im Bodenwasser gelöst sind.In this context, chemical weathering means the destruction of Building substance through the absorption of aggressive substances that are dissolved in the soil water.
Aufgenommen werden Wässer bzw. wäßrige Lösungen von Bauwerken nach unterschiedlichen Mechanismen; hier sind besonders wichtig: die kapillare Wasseraufnahme, die Wasseraufnahme durch Sicker- und drückendes Wasser, die hygroskopische Wasseraufnahme und die Kapillar kondensation.Waters or aqueous solutions of buildings are recorded according to different Mechanisms; here are particularly important: capillary water absorption, water absorption through seeping and pressing water, the hygroscopic water absorption and the capillary condensation.
Will man die Wasseraufnahme über diese Mechanismen unterbinden, so muß die Abdichtung (Isolierung) in voller Funktionstüchtigkeit geschaffen oder wieder hergestellt werden. If you want to prevent water absorption via these mechanisms, the seal must be (Insulation) can be created or restored in full working order.
Als einfaches Verfahren, d. h. besonders preiswert und wirksam, wird heute die Verkieselung nach der Bohrlochmethode angewandt. Das Grundprinzip dieses Verfahrens ist in der Fach literatur mehrfach beschrieben (vgl. z. B.: H. Weber, Mauerfeuchtigkeit, expert-Verlag, 1988).As a simple process, i. H. Silicification is particularly inexpensive and effective today applied using the downhole method. The basic principle of this procedure is in the subject literature described several times (see e.g. H. Weber, Mauerfeuchter, expert-Verlag, 1988).
Bei dieser Methode zur Abdichtung von Bauwerken werden Bohrlöcher im Abstand von ca. 10 cm in das Mauerwerk getrieben und danach Wasserglas eingebracht.With this method for sealing buildings, boreholes are spaced approx. 10 cm driven into the masonry and then introduced water glass.
Die Wasserglaslösung kann mittels Überdruck oder Normaldruck injiziert werden. Die Druckin jektion wird meist bei größeren Schäden durchgeführt, während kleinere Durchfeuchtungs schäden einfacher mit Spritzflaschen oder Handkannen saniert werden.The water glass solution can be injected using positive pressure or normal pressure. The Druckin Injection is usually done with major damage, while minor moisture penetration damage can be repaired more easily with wash bottles or hand cans.
Die Wasserglaslösungen diffundieren aus dem Bohrloch in das umgebende Mauerwerk und bilden dort Kieselgel bzw. verbinden sich mit den Calcium- und Aluminiumverbindungen des Mauer werks zu unlöslichen Silikaten. Auf diese Weise entsteht eine wasserfeste Dichtungsschicht.The water glass solutions diffuse from the borehole into the surrounding masonry and form there silica gel or combine with the calcium and aluminum compounds of the wall to insoluble silicates. This creates a waterproof sealing layer.
Ein modifiziertes Bohrlochverfahren zur Tiefensanierung von geschädigtem Beton ist in der DE- OS 36 35 253 beschrieben. Dazu wird in Bohrlöcher primär eine modifizierte Alkalisilikatlösung und sekundär eine Zement-Wasser-Schlämme mit Alkalisilikat oder Mörtelmischungen einge preßt. Die modifizierte Alkalisilikatlösung enthält u. a. Chromat, Kohlendioxid und Ethanol.A modified borehole process for deep restoration of damaged concrete is in DE- OS 36 35 253 described. For this purpose, a modified alkali silicate solution is primarily used in boreholes and secondarily a cement-water slurry with alkali silicate or mortar mixtures presses. The modified alkali silicate solution contains u. a. Chromate, carbon dioxide and ethanol.
Die deutsche Patentschrift 27 55 304 beansprucht eine selbsthärtende anorganische Mischung, bestehend aus mindestens zwei getrennten Komponenten: A) Alkalisilikat als Bindemittel und B) einem Härter. Als Härterverbindungen werden u. a. Calciumsulfit und Calciumthiosulfat angege ben. Diesen selbsthärtenden Mischungen können Fasern als Versteifungsmaterialien mit Faserlän gen von 0,1 mm bis mehreren cm zugesetzt werden. Die stoffliche Zusammensetzung der Fasern wird nicht näher spezifiziert. Außerdem sind die Härterverbindungen an Luft nur bedingt lager fähig.German patent specification 27 55 304 claims a self-curing inorganic mixture, consisting of at least two separate components: A) alkali silicate as binder and B) a hardener. As hardener compounds u. a. Calcium sulfite and calcium thiosulfate specified ben. These self-curing mixtures can use fibers as stiffening materials with fiber length gene from 0.1 mm to several cm are added. The material composition of the fibers is not specified. In addition, the hardener compounds are only partially stored in air able to.
In der DE-OS 31 15 571 ist eine Baustoffmischung und ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen beschrieben. Diese Baustoffmischung enthält neben hydraulischen, anorganischen Bindemitteln organische oder anorganische Fasern in Längen von 0,2 bis 20 mm. Für die Bohrlochsanierung (Horizontalisolierung) ist die Mischung aber wegen der hohen Viskosität und der suspendierten Anteile ungeeignet. Carbonfasern werden nicht beansprucht.DE-OS 31 15 571 describes a building material mixture and a process for the production of Molded parts described. This building material mixture contains hydraulic, inorganic Binders organic or inorganic fibers in lengths from 0.2 to 20 mm. For the Borehole renovation (horizontal insulation) is the mixture because of the high viscosity and of the suspended portions unsuitable. Carbon fibers are not used.
Die DE-OS 40 26 648 beschreibt ein oberflächliches Versiegelungsmittel zum Beschichten von Beton- oder Schlackeblockwänden; es enthält lösliches Silikat, Wasser, bis zu 48 Gew.-% Ton, bis zu 93 Gew.-% Kalkstein und bis zu 0,3 Gew.-% organische Polymerfasern. Für das Bohrloch verfahren würden sich solche Mischungen nicht eignen, da Tone und Kalk das Eindringen der Natriumsilikatlösungen in die Kapillaren des Mauerwerks verhindern.DE-OS 40 26 648 describes a superficial sealant for coating Concrete or slag block walls; it contains soluble silicate, water, up to 48% by weight of clay, up to 93% by weight limestone and up to 0.3% by weight organic polymer fibers. For the borehole Such mixtures would not be suitable, since clays and lime penetrate the Prevent sodium silicate solutions in the capillaries of the masonry.
Grundsätzlich nachteilig an den bekanntgewordenen Bohrlochsanierungsflüssigkeiten ist die geringe Flexibilität der entstehenden Dichtungsschichten. Dies gilt auch für hydrophobierte Wasserglaslösungen. Aufgabe der dem Wasserglas zugesetzten Hydrophobierungsmittel (Siliko nate, Fettsäureverbindungen u. ä.) ist es, durch Kapillardepression das Eindringen von Wasser zu vermindern. Die Flexibilität und Rißbeständigkeit der Sperrschichten wäre andererseits aber besonders wichtig, um eine dauerhafte Abdichtung auch bei Vibrationen (hervorgerufen z. B. durch Pkw- und Lkw-Verkehr, Flugzeugerschütterungen usw.) oder bei geringen Bodensenkun gen zu gewährleisten.This is fundamentally disadvantageous in relation to the well-known rehabilitation fluids low flexibility of the resulting sealing layers. This also applies to hydrophobized Water glass solutions. Abandonment of the water repellant added to the water glass (silicone nate, fatty acid compounds u. Ä.) is to prevent the ingress of water by capillary depression Reduce. On the other hand, the flexibility and crack resistance of the barrier layers would be particularly important to ensure permanent sealing even in the event of vibrations (e.g. caused by through car and truck traffic, aircraft vibrations, etc.) or with low ground subsidence to ensure gene.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das an sich bekannte Bohrloch verfahren so weiterzuentwickeln, daß die bei der Anwendung entstehenden silikatischen Sperr schichten ihre nachteilige Sprödigkeit und Rißanfälligkeit verlieren.The present invention was therefore based on the object, the well-known borehole to further develop the process so that the silicate barriers that arise during use layers lose their disadvantageous brittleness and susceptibility to cracking.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Wasserglaslösungen mit Hydropho bierungsmitteln faserförmige Stoffe mit geringen Längenabmessungen zugesetzt werden.This object was achieved in that water glass solutions with Hydropho Adding agents fibrous substances with small length dimensions can be added.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden den Wasserglaslösungen Carbonfasern (Kohlenstoff-Fasern) zugesetzt. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the Water glass solutions carbon fibers (carbon fibers) added.
Die Gehalte der Wasserglaslösungen an Carbonfasern betragen nach einem weiteren Merkmal der Erfindung 10 bis 0,01 Massen-% und besonders bevorzugt 1 bis 0,01 Massen-%.According to another characteristic, the content of carbon fiber in the water glass solutions is of the invention 10 to 0.01 mass% and particularly preferably 1 to 0.01 mass%.
Wasserglaslösungen sind Kalium- und Natriumsilikate in wäßriger bzw. wäßrig-kolloidaler Lösung. Die Lösungen werden durch das Molverhältnis Siliciumdioxid zu Alkalimetalloxid oder mittels ihrer Dichten charakterisiert. Kaliwasserglas 30, z. B. enthält bei einer Dichte von ca. 1,25 kg/L 30% (m/m) Festglas bei einem Molverhältnis von etwa 4. Die Viskosität der Lösung beträgt ca. 8 mPa . s.Water glass solutions are potassium and sodium silicates in aqueous and aqueous colloidal Solution. The solutions are determined by the molar ratio of silicon dioxide to alkali metal oxide or characterized by their densities. Potash water glass 30, e.g. B. contains at a density of approx. 1.25 kg / L 30% (m / m) solid glass with a molar ratio of about 4. The viscosity of the solution is approx. 8 mPa. s.
Alle Wasserglaslösungen reagieren stark alkalisch. Säuren, saure Salze und selbst Kohlensäure und Hydrogencarbonat setzen aus den Lösungen Kieselsäuren frei, die sich als Gel niederschlagen und mit den Komponenten im Mauerwerk weiterreagieren.All water glass solutions react strongly alkaline. Acids, acidic salts and even carbonic acid and hydrogen carbonate release silicas from the solutions, which are deposited as a gel and continue to react with the components in the masonry.
Für die erfindungsgemäßen Verkieselungsmittel werden bevorzugt Kaliwasserglaslösungen verwendet, da diese im Gegensatz zu den Natronwasserglaslösungen nicht zum Ausblühen neigen.Potassium water glass solutions are preferred for the silicification agents according to the invention used, because in contrast to the soda water glass solutions this does not bloom tend.
Als faserförmige Stoffe entsprechend Anspruch 1 dieser Erfindung kann man Glasfasern, syn thetische und natürliche Polymerfasern oder bevorzugt Carbonfasern verwenden.As fibrous materials according to claim 1 of this invention, glass fibers, syn use synthetic and natural polymer fibers or preferably carbon fibers.
Glasfasern sind schon lange bekannt und ihre Herstellung sowie Eigenschaften gehören zum Stand der Technik. Bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung werden dünne (1-100 µm) und kurze (1-0,1 µm) Glasfasern eingesetzt. Diese Glasfasern verteilen sich in den Wasserglaslösungen und bilden bei der Ausbreitung im Mauerwerk Glasfaser-verstärkte Kieselgelschichten. Man erhält so gegen Erschütterungen und Senkungen stabile Dichtschichten.Glass fibers have been known for a long time and their manufacture and properties are part of State of the art. Within the scope of this invention, thin (1-100 μm) and short are preferred (1-0.1 µm) glass fibers used. These glass fibers are distributed in the water glass solutions and form glass fiber reinforced silica gel layers when spreading in the masonry. You get like that sealing layers stable against vibrations and subsidence.
Ein Nachteil der Glasfasern besteht darin, daß sich diese langsam in den Wasserglaslösungen auflösen oder zumindest angegriffen werden. A disadvantage of the glass fibers is that they slowly settle in the water glass solutions dissolve or at least be attacked.
Carbonfasern weisen diese Nachteile nicht auf, und werden deshalb bevorzugt eingesetzt.Carbon fibers do not have these disadvantages and are therefore used with preference.
Carbonfasern, auch Kohlenstoff-Fasern oder Graphit-Fasern genannt, werden durch Pyrolyse von organischen Verbindungen gewonnen.Carbon fibers, also called carbon fibers or graphite fibers, are made by pyrolysis of organic compounds.
Carbonfasern sind bis zu Temperaturen von 2000°C bruchfest, viermal leichter als Stahl, korro sionsbeständig und elastisch. Die mittlere Zugfestigkeit liegt bei 2 bis 3 kN/mm2, der entsprechen de E-Mmodul beträgt ca. 300 kN/mm2.Carbon fibers are unbreakable up to temperatures of 2000 ° C, four times lighter than steel, corrosion-resistant and elastic. The average tensile strength is 2 to 3 kN / mm 2 , the corresponding modulus of elasticity is approx. 300 kN / mm 2 .
Für das erfindungsgemäße Verkieselungsmittel werden den Wasserglaslösungen Carbonfasern in Mengenanteilen von 10 bis 0,01% zugesetzt. Die Länge der verwendeten Fasern kann in weiten Grenzen schwanken. Damit die Carbonfasern mit der Wasserglaslösung jedoch in die Haarrisse und Poren des Mauerwerks einsickern können, sollen die Carbonfasern 1 bis 2 mm Länge nicht überschreiten. Besonders bewährt haben sich Längen zwischen 1 und 0,05 mm.For the silicification agent according to the invention, carbon fibers are added to the water glass solutions Quantities of 10 to 0.01% added. The length of the fibers used can vary widely Limits fluctuate. So that the carbon fibers with the water glass solution into the hairline cracks and pores of the masonry can seep in, the carbon fibers should not be 1 to 2 mm in length exceed. Lengths between 1 and 0.05 mm have proven particularly useful.
Die bei der Bohrlochisolierung entstehenden Dichtungsschichten aus Kieselgel und Metallsilikaten werden durch die eingebetteten Carbonfasern zu flexiblen Sperrschichten umgewandelt, welche die nachteiligen Eigenschaften der reinen Wasserglasschichten, nämlich mangelnde Riß- und Dehnbeständigkeit, nicht mehr aufweisen. Die nach dem erfindungsgemäßen Bohrlochverfahren erzeugten Sperrschichten sind in vorteilhafter Weise gegen Mauerwerksdehnungen, Bodensen kungen oder -hebungen viel weniger anfällig als Dichtschichten auf Basis von reinem Wasserglas mit oder ohne Hydrophobierungsmittel.The sealing layers of silica gel and metal silicates that arise during well insulation are converted into flexible barrier layers by the embedded carbon fibers, which the disadvantageous properties of pure water glass layers, namely lack of cracking and Elongation resistance, no longer have. The according to the borehole process according to the invention Barrier layers generated are advantageously against masonry stretches, floors kings or uplifts much less susceptible than sealing layers based on pure water glass with or without water repellant.
Zur Herstellung der im Rahmen der vorliegenden Erfindung benutzten Wasserglaslösungen wird in einfacher Weise die abgewogene Menge Fasermaterial unter leichtem Rühren in die Wasser glaslösung eingebracht.To produce the water glass solutions used in the present invention in a simple manner, the weighed amount of fiber material into the water with gentle stirring introduced glass solution.
Die dabei entstehenden Suspensionen neigen zum langsamen Absetzen, sind sonst aber stabil. Durch Umschütteln oder Aufrührten, kürz vor der Verarbeitung, kann man aber leicht die Mischungen wieder homogenisieren und anwendungsfertig erhalten.The resulting suspensions tend to slowly settle, but are otherwise stable. By shaking or stirring, shortly before processing, you can easily remove the Homogenize mixtures again and get ready for use.
In einer Kellermauer aus Vollziegel und mit unzureichender Horizontalisolierung wurde etwa 10 cm über dem Boden eine Lochreihe in einem Abstand von etwa 10 cm in die Mauer gebohrt; Tiefe der Bohrung 20 cm, Bohrlochwinkel, abfallend 30°. Über der ersten Bohrlochreihe wurde um ca. 5 cm versetzt eine zweite Lochreihe in das Mauerwerk gebohrt. Anschließend wurden die Bohrlöcher mit einem Staubsauger von Bohrstaub gereinigt.In a cellar wall made of solid brick and with insufficient horizontal insulation, about 10 a row of holes drilled into the wall about 10 cm above the floor; Hole depth 20 cm, hole angle, sloping 30 °. Over the first row of boreholes a second row of holes drilled into the masonry offset by approx. 5 cm. Then the Drill holes cleaned of drilling dust with a vacuum cleaner.
In die Bohrlöcher wurden Platiktrichter gesteckt und aus einer Vorratskanne Verkieselungslösung eingefüllt. Diese Lösung wurde solange nachgefüllt, bis das Mauerwerk gesättigt war. Die dafür erforderliche Zeitdauer betrug 4 Tage.Plastic funnels were inserted into the boreholes and silicification solution from a storage can filled. This solution was refilled until the masonry was saturated. The one for that The time required was 4 days.
Zum Abschluß der Sanierarbeiten wurden die Bohrlöcher mit Zementmörtel vollständig aufge füllt.At the end of the renovation work, the boreholes were completely opened up with cement mortar fills.
Die angewandte Verkieselungsflüssigkeit war folgendermaßen zusammengesetzt (in Massen
anteilen):
The silicification liquid used was composed as follows (in parts):
Kaliwasserglas: 50% (Type 25)
Hydrophobierungsmittel: 1% (Kaliummethylsilikonat, gerechnet 100%ige Ware)
Carbonfasern: 1% (Länge 0,5-1 mm)
Rest: WasserPotash water glass: 50% (Type 25)
Water repellent: 1% (potassium methyl siliconate, calculated 100% goods)
Carbon fibers: 1% (length 0.5-1 mm)
Rest: water
Nach erfolgter Bohrlochsanierung wurde oberhalb der erneuerten Horizontalwassersperre über einen Beobachtungszeitraum von 12 Monaten keine Mauerdurchfeuchtung mehr beobachtet.After the borehole renovation, the above the renewed horizontal water barrier was over no moistening of the wall was observed for an observation period of 12 months.
Ein Mauerwerkskörper, 1 m lang und 1 m hoch, aus Vollziegeln und Mauermörtel (P1) wurde mit zwei übereinander liegenden Bohrlochreihen versehen; Bohrlochabstand 10 cm, Bohrlochtiefe 14 cm, Bohrlochwinkel, abfallend 25°, Abstand der Bohrlochreihen 15 cm. Nach dem Reinigen der Bohrlöcher wurden wiederverwendbare Sonden in den Bohrlöchern verankert; wo die Haftung nicht ausreichte, wurden die Sonden eingegipst.A masonry body, 1 m long and 1 m high, was made of solid bricks and masonry mortar (P1) provided with two rows of drill holes one above the other; Hole spacing 10 cm, hole depth 14 cm, borehole angle, sloping 25 °, distance between the rows of boreholes 15 cm. After cleaning the boreholes were reusable probes anchored in the boreholes; where the If the adhesion was insufficient, the probes were plastered in.
Danach wurde die Verkieselungslösung, Zusammensetzung wie in Beispiel 1, mit einem Druck von 4 bar über eine Pumpe und Verteilerschläuche in die Bohrlöcher eingepreßt.Thereafter, the silicification solution, composition as in Example 1, with a pressure of 4 bar via a pump and distribution hoses pressed into the boreholes.
Die Imprägnierung wurde beendet, als Verkieselungsflüssigkeit durch die Fugen des Mauerwerks austrat. Die erforderliche Zeitdauer für die Verkieselung betrug in diesem Beispiel 3 Stunden.The impregnation was finished as a silicification liquid through the joints of the masonry emerged. The time required for the silicification was 3 hours in this example.
Nach Sanierung wurden die Sonden entfernt und die Bohrlöcher mit Zementschlämme aufgefüllt.After renovation, the probes were removed and the boreholes filled with cement slurry.
Claims (3)
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| DE19924219680 DE4219680C2 (en) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | Process for silicification and waterproofing of masonry |
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| DE4219680A1 DE4219680A1 (en) | 1993-12-23 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Inventor name: MEMMEN, JOHANN, 26789 LEER, DE |
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