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Diffusion von trockenem Wasserdampf nur in geringem Masse.
In Baukonstruktionen, wo der Transport von Feuchtigkeit auftreten kann, ist es jedoch möglich, dass folgender Schadensmechanismus 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 Wasserdampf, 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 austreten.
Bei nichtimprägnierten 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
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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 Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Imprägnierung von anorganischen Baumaterialien, wie Bauteilen von natürlichen oder synthetischen mineralischen Baumaterialien und Bauelementen, in einer solchen Weise, dass diese Materialien befähigt werden, das Wasser äusserlich abzustossen, gleichzeitig jedoch zulassen, dass das Wasser von der Innenseite des Baumaterials durch dessen Oberflächenschicht nach aussen an die äussere Oberfläche transportiert wird und dort verdampft. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin zu verhindern, dass Salzwasser in die Poren und Kapillaren des Baumaterials eindringt und dort Salz- und Frostaufbrüche bewirkt.
Gemäss der Erfindung werden diese Ziele dadurch verwirklicht, dass man auf das gegebenenfalls vorgereinigte Baumaterial eine Zusammensetzung aufbringt, die als kontinuierliche Phase eine wässerige Transportflüssigkeit und als diskontinuierliche Phase hydrophobierende verformbare Teilchen aus einem hydrolysierten Alkyltrialkoxysilan enthält, dessen Alkylanteil 1 bis 6 Kohlenstoffatome und dessen Alkoxyanteil 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist, wobei mindestens ein Drittel, vorzugsweise mindestens die Hälfte dieser Teilchen eine Grösse von mindestens 0.
1 um, vorzugsweise von mindestens 1 11m hat, wodurch die Teilchen in die Poren des Baumaterials transportiert werden,
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wonach die Transportflüssigkeit durch Verdampfen entfernt wird und dabei die Teilchen unter teilweiser Imprägnierung des Baumaterials zurücklässt. 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 gleichzeitig eine hinreichende Fähigkeit zur Feuchtigkeitsdiffusion aufrecht erhalten wird.
Das Mittel, mit dem 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 pm. Es hat sich gezeigt, dass die Teilchengrösse über etwa 0, 1 pm, vorzugsweise 0, 1 bis 5 um 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 an sich wasserabstossend oder hydrophob sein.
Es ist erfindungsgemäss ebenso denkbar, solche Teilchen zu benutzen, bei welchen die besagte wasserabstossende Substanz in einem Lösungsmittel gelöst ist, wobei anschliessend 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, so lange 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
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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 den bereits weiter oben angegebenen begleitenden Nachteilen erhält.
Bei der Imprägnierung einer Gebäudefassade ist es zunächst erwünscht, das Eindringen von Wasser auf ein Minimum zu reduzieren, ohne dass dabei die Wasserdampfdiffusion zu stark redu-
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port von Salzen aus dem Inneren des Baumaterials nach aussen auf ihre Oberfläche reduziert oder vermeidet.
Wie oben angegeben, wird das Teilchenmaterial in einer sogenannten Transportflüssigkeit vor der Behandlung des Baumaterials eingeschwemmt. Einige Anforderungen sind mit Rücksicht auf die Eigenschaften der Transportflüssigkeit zu beachten, und die wesentlichsten Anforderungen sind folgende :
Die Transportflüssigkeit sollte im wesentlichen gegenüber den Teilchen inert sein. Sie muss relativ leicht verdampfbar sein. Ein geeignetes Temperaturintervall unter Berücksichtigung des Siedepunktes ist 50 bis 1500C.
Die geeignete Flüssigkeit sollte eine relativ niedrige Viskosität haben, zweckmässig- < 1, 1 cP und eine relativ hohe Oberflächenspannung besitzen 2. 20. 10-5 N/cm'l beide bei 20 C).
Beispiele für zweckmässige Flüssigkeiten sind Wasser, Wasser mit einer kleineren Menge niederer Alkanole, besonders Alkanole mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, z. B. Äthylalkohol und Methylalkohol, niedrigsiedendes Benzin oder Naphta usw. Bei der Anwendung von Transportflüssigkeiten 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
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beabsichtigte Imprägniereffekt erreicht ist. Die obere Grenze für das genannte Verhältnis soll abhängig sein von der Viskosität der Mischung. Diese Viskosität darf natürlich nicht zu hoch sein, da in diesem Fall der Imprägniereffekt misslingen würde.
Wie oben angezeigt, liefert die 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 realtiv 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 bis 20 Vol-% der Teilchen in der gesamten Mischung ein bevorzugter Bereich.
Das Imprägniermittel kann auf das zu behandelnde Baumaterial in beliebiger Weise aufgebracht werden. So kann man es mit Hilfe einer Bürste oder eines Schwammes auftragen oder durch Übersprühen mit einer geeigneten Sprühvorrichtung. Es ist mitunter zweckmässig, das Imprägniermittel unter erhöhtem Druck aufzubringen, u. zw. durch Versprühen doer Einsaugen 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 Feuchtigkeitsdiffusion, 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 Feuchtigkeitsdiffusion 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 Dampfdiffusion 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 angewen-
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ständig imprägnierte Oberfläche. Das ist besonders für die Wiederherstellung der Oberflächenschichten sehr wichtig.
Bei dem Imprägnierungsverfahren der Erfindung können wasserabstossende, organische Siliciumverbindungen verschiedener Typen vorteilhaft angewendet werden.
Als organische Siliciumverbindungen kann man Silane der allgemeinen Formel R-Si (OR h anwenden, wobei R'einen Alkyl-oder Oxalkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt und R'ein gesättigter oder ungesättigter Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl- oder Aralkylrest ist sowie Siloxane
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der allgemeinen Formel
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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 Hexyltrimethoxy-Silane, Methyl-, Äthyl-, Propyl-oder Butyl-tri- (2-methoxy-äthoxy)-Silane, Tri- (äthoxy-äthoxy)-Silan, Phenyl-Tri- äthoxy-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
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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,
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siloxan 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 andern 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 nichtimprägniertem Baumaterial und anderseits 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 Agenden imprägniert und getestet gemäss dem ER-Ber. Nr. 3 : 68, CP-BM-1/67-", 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 min, 90 min und 24 h bestimmt.
Der Wert der Feuchtigkeitsdiffusion kann als die Fähigkeit des Materials definiert werden, enthaltenes oder eingedrungenes Wasser 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 (20 C) und Luftzirkulation (0, 5 bis 1 m/s) aufrechterhalten, was den in der Praxis vorherrschenden
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Bedingungen entspricht.
In den Tabellen der Beispiele sind die Versuchsergebnisse zusammengefasst. Das Eindringen von Wasser ist in l/m2 und Stunde angegeben, wohingegen die Feuchtigkeitsdiffusion wie die
Diffusion von trockenem Dampf in g/m2 und Stunde und 1, 33 mbar angegeben ist. Im Hinblick auf i die Zahlen über die Wasserdurchlässigkeit basieren diese Zahlen auf der Messung des eingedrun- genen Wassers, u. zw. während der Dauer von 0 bis 30 min, 30 bis 90 min und 90 min bis 24 h.
Die in den Beispielen 1 bis 5 verwendeten Silanlösungen bestehen aus in einem organischen Lösungs- mittel gelöstem Alkyltrialkoxysilan, dessen Alkylanteil 1 bis 6 Kohlenstoffatome und dessen Alkoxy- anteil 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist.
Beispiel 1 : Die Testkörper, die in diesem Beispiel verwendet wurden, bestanden aus Leicht- beton, Dichte 0, 5 kg/dm3, in Form von kreisförmigen Scheiben mit einem Durchmesser von 80 mm (e = 80 mm) und einer Dicke von 10 mm (T = 10 mm).
Das Imprägniermittel wurde hergestellt aus einem Raumteil einer ersten organischen Silan- lösung und aus einem Raumteil aus einer gesättigten, wässerigen Lösung von Calciumhydroxyd (1, 8 g Ca (OH),/1) 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 ent- stehende Silanolprodukt mit dem Calciumhydroxyd reagierte. Die Mischung wurde dann in einem
Intensiv-Mischer (Bauart Kotthoff) gründlich gemischt, was eine emulsionsartige Zusammensetzung bewirkte. Diese wurde auf eine der kreisförmigen Oberflächen jedes Testkörpers aufgetragen u. zw. durch Sprühen bis zur Sättigung.
Die Ergebnisse der Versuche an den so behandelten Körpern, ausgeführt wie oben beschrieben, sind in Tabelle I angegeben.
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<tb>
<tb> Kontrolle <SEP> Erfindungsgemässe <SEP> Völlige <SEP> Imprägnierung
<tb> ohne <SEP> Imprägnierung <SEP> (mit <SEP> der
<tb> Imprägnierung <SEP> Raumteile <SEP> der <SEP> Reak-l. <SEP> Silanlösung) <SEP>
<tb> tionsteilnehmer
<tb> 1.
<SEP> Silanlösung <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP>
<tb> Ca <SEP> t <SEP> OH),-Lösung <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> Wasser <SEP> 0 <SEP> 32 <SEP> 16 <SEP> 8 <SEP> 0
<tb> Anzahl <SEP> der <SEP> Auf- <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> tragungen
<tb> Tiefe <SEP> der <SEP> Impräg- <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 5
<tb> nierung <SEP> (mm)
<tb> Trockendampf- <SEP> 1,0 <SEP> 1,0 <SEP> 1,0 <SEP> 1,0 <SEP> 1,0
<tb> diffusion
<tb> Feuchtigkeits- <SEP> 29, <SEP> 0 <SEP> 23 <SEP> 14, <SEP> 4 <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> diffusion
<tb> Eindringen <SEP> von <SEP> eingesickert
<tb> Wasser <SEP> nach <SEP> 15 <SEP> min
<tb>
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Tabelle I (Fortsetzung)
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<tb>
<tb> Kontrolle <SEP> Erfindungsgemässe <SEP> Völlige <SEP> Imprägnierung
<tb> ohne <SEP> Imprägnierung <SEP> (mit <SEP> der
<tb> Imprägnierung <SEP> Raumteile <SEP> der <SEP> Reak- <SEP> 1. <SEP> Silanlösung)
<tb> tionsteilnehmer
<tb> 0-30 <SEP> min-1, <SEP> 38 <SEP> 0, <SEP> 44 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 30-90 <SEP> min-0, <SEP> 56 <SEP> 0, <SEP> 37 <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 90 <SEP> min <SEP> -24 <SEP> h <SEP> - <SEP> 0,15 <SEP> 0,11 <SEP> 0,05 <SEP> 0,05
<tb>
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stehender Tabelle ersichtlich ist. Ausserdem wurde eine zweite Silanlösung benutzt anstatt der ersten Silanlösung aus Beispiel 1. Der einzige Unterschied zu der ersten Silanlösung in Beispiel 1 ist der Gehalt an einem sauren Katalysator in der zweiten Silanlösung.
Tabelle II
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<tb>
<tb> Kontrolle <SEP> Erfindungsgemässe <SEP> Völlige <SEP> Imprägnierung
<tb> ohne <SEP> Imprägnierung <SEP> (mit <SEP> der
<tb> Imprägnierung <SEP> Raumteile <SEP> der <SEP> Reak- <SEP> 2. <SEP> Silanlösung)
<tb> tionsteilnehmer
<tb> 2. <SEP> Silanlösung <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP>
<tb> Äthylalkohol <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 0
<tb> Wasser <SEP> 0 <SEP> 4 <SEP> 0
<tb> Anzahl <SEP> der <SEP> Auf- <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> tragungen
<tb> Tiefe <SEP> der <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb> Imprägnierung
<tb> (mm)
<tb> Trockendampf- <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> diffusion
<tb> Feuchtigkeits- <SEP> 23,0 <SEP> 18,0 <SEP> 1,5
<tb> diffusion
<tb> Eindringen <SEP> von
<tb> Wasser
<tb> 0-30 <SEP> min <SEP> 2,
<SEP> 4 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 30 <SEP> - <SEP> 90 <SEP> min <SEP> eingesickert <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 90 <SEP> min-24 <SEP> h-0 <SEP> 0 <SEP>
<tb>
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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 (t = 80 mm, L = 10 mm) und graugrüner Sandstein ( < t = 50 mm, L = 10 mm).
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<tb>
<tb>
Tabelle <SEP> lila <SEP> Kontrolle <SEP> Gelb-brauner <SEP> Sandstein <SEP> Totale
<tb> ohne <SEP> erfindungsgemässe <SEP> Imprägnierung
<tb> Imprägnierung <SEP> Imprägnierung <SEP> (mit <SEP> der
<tb> (Raumteile <SEP> der <SEP> 2. <SEP> Silanlösung)
<tb> Reaktionsteilnehmer)
<tb> 2. <SEP> Silanlösung <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP>
<tb> Äthylalkohol <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 0
<tb> Wasser <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 0
<tb> Anzahl <SEP> der <SEP> Auf- <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> tragungen
<tb> Tiefe <SEP> der <SEP> Impräg- <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb> nierung <SEP> (mm)
<tb> Trockendampf- <SEP> 0,3 <SEP> 0,3 <SEP> 0,3 <SEP> 0,3
<tb> diffusion
<tb> Feuchtigkeits- <SEP> 28 <SEP> 23 <SEP> 16 <SEP> 1,
<SEP> 0 <SEP>
<tb> diffusion
<tb> Eindringen <SEP> von <SEP> Wasser <SEP> eingesichert
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 30 <SEP> min <SEP> nach <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 30-40 <SEP> min <SEP> 20 <SEP> min <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 90 <SEP> min <SEP> -24 <SEP> h <SEP> eingesickert
<tb> nach <SEP> 3 <SEP> h
<tb> Tabelle <SEP> IIIb <SEP> grau-grüner <SEP> Sandstein
<tb> 2.
<SEP> Silanlösung <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> Äthylalkohol <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 0 <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP>
<tb> Anzahl <SEP> der <SEP> Auf- <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> tragungen
<tb> Tiefe <SEP> der <SEP> Impräg- <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> nierung <SEP> (mm)
<tb> Trockendampf- <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,2
<tb> diffusion
<tb> Feuchtigkeits- <SEP> 21 <SEP> 11 <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> diffusion
<tb> Eindringen <SEP> von <SEP> Wasser <SEP> eingesickert
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 30 <SEP> min <SEP> nach <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP>
<tb> 30 <SEP> min
<tb> 30-90 <SEP> min <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP>
<tb> 90 <SEP> min <SEP> - <SEP> 24 <SEP> h <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0,
<SEP> 05 <SEP>
<tb>
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:fläche aus dem Inneren des Steines. Der Arbeitsgang wurde in Übereinstimmung mit Beispiel 1 ausgeführt, d. h. die Versuche schlossen die Anwendung von Calciumhydroxydlösung ein, wie es aus der untenstehenden Tabelle ersichtlich ist. In der genannten Tabelle sind auch Versuchsergebnisse wiedergegeben.
Tabelle IV
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<tb>
<tb> Kontrolle <SEP> erfindungsgemässe <SEP> Totale
<tb> ohne <SEP> Imprägnierung <SEP> Imprägnierung
<tb> Imprägnierung <SEP> (Raumteile <SEP> der <SEP> (mit <SEP> der
<tb> Reaktionsteilnehmer) <SEP> l. <SEP> Silanlösung) <SEP>
<tb> 1. <SEP> Silanlösung <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 0 <SEP> 4 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> Calciumhydroxyd- <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 0
<tb> Lösung
<tb> Anzahl <SEP> der <SEP> Auftragungen <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 2
<tb> Trockendampf- <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> diffusion
<tb> Feuchtigkei <SEP> ts- <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 8 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP>
<tb> diffusion
<tb> Eindringen <SEP> von
<tb> Wasser
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 30 <SEP> min <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0,
<SEP> 15 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 30 <SEP> - <SEP> 90 <SEP> min <SEP> eingesickert <SEP> 0,15 <SEP> 0,15 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1
<tb> nach <SEP> 30 <SEP> min
<tb> 90 <SEP> min <SEP> - <SEP> 24 <SEP> h <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP>
<tb>
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mengesetzt aus 10 mm Leichtbeton, einem 1 mm dünnen Belag und 15 mm grobkörnigem Mörtel.
Hinsichtlich der Imprägnierungsmischung wurde alternativ Calciumhydroxydlösung und Äthylalkohol verwendet, u. zw. in derselben Weise wie in Beispiel 1 und 2. Dies wird aus der untenstehenden Tabelle ersichtlich wo auch die Versuchsergebnisse angegeben werden.
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Tabelle V
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<tb>
<tb> Kontrolle <SEP> erfindungsgemässe <SEP> Totale
<tb> ohne <SEP> Imprägnierung <SEP> Imprägnierung
<tb> Imprägnierung <SEP> (Raumteile <SEP> der <SEP> (mit <SEP> der
<tb> Reaktionsteiinehmer) <SEP> 1. <SEP> Silanlösung)
<tb> 1.
<SEP> Silanlösung <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP>
<tb> Calcium- <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> hydroxydlösung
<tb> Wasser <SEP> 0 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 0
<tb> Äthylalkohol <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> Anzahl <SEP> der <SEP> Auf- <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> tragungen
<tb> Trockendampf-0, <SEP> 15 <SEP> 0, <SEP> 15 <SEP>
<tb> diffusion
<tb> Feuchtigkeits-6, <SEP> 3 <SEP> 3, <SEP> 65 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP>
<tb> diffusion
<tb> Eindringen <SEP> von
<tb> Wasser
<tb> 0-30 <SEP> min <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 47 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 30 <SEP> - <SEP> 90 <SEP> min <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 40 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 90 <SEP> min <SEP> - <SEP> 24 <SEP> h <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP> 0,
<SEP> 05 <SEP>
<tb>
EMI10.2
Teilchen oder die diskontinuierliche Phase eine hydrophobe Substanz in Lösung enthalten. Die Experimente wurden auf Testkörpern. aus Leichtbeton (Dichte 0, 5 kg/drn3, e = 80 mm, T = 10 mm) ausgeführt. Als hydrophobes Agens diente eine handelsübliche, hydrolysierte Alkyltrialkoxysilane enthaltende Silikonharzlösung. Ein Konzentrat dieser Harzlösung (dessen Konzentration betrug das 10fache der Konzentration der handelsüblichen Lösung) wurde als solches in Form einer Benzinlösung 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.
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Tabelle VI
EMI11.1
<tb>
<tb> Kontrolle <SEP> erfindungsgemässe <SEP> Totale
<tb> ohne <SEP> Imprägnierung <SEP> Imprägnierung
<tb> Imprägnierung <SEP> (Raumteile <SEP> der <SEP> (m. <SEP> d. <SEP> Konzentrat
<tb> Reaktionsteilnehmer) <SEP> d. <SEP> Harzlösung
<tb> in <SEP> Benzin)
<tb> Silikonharz- <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP>
<tb> lösung
<tb> (Konzentrat)
<tb> Benzin <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 10
<tb> Wasser <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 0
<tb> Anzahl <SEP> der <SEP> Auf- <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> tragungen
<tb> Tiefe <SEP> der <SEP> Impräg- <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> nierung
<tb> Trockendampf- <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP>
<tb> diffusion
<tb> Feuchtigkeits- <SEP> 29, <SEP> 0 <SEP> 11, <SEP> 0 <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 2,
<SEP> 4 <SEP>
<tb> diffusion
<tb> Eindringen <SEP> von <SEP> eingesickert
<tb> Wasser <SEP> nach <SEP> 20 <SEP> min
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 30 <SEP> min <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 30-90 <SEP> min-0, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 90 <SEP> min-24 <SEP> h--- <SEP>
<tb>
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 Feuchtigkeitsdiffusion 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 hiezu hat eine Testimprägnierung in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Erfindung das gewünschte Gleichgewicht zwischen Wasserdurchlässigkeits- und Feuchtigkeitsdiffusions-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, e = 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 unterworfen, mit einer Imprägnierungs-Zusammensetzung, die auf folgende Weise hergestellt wurde. Die 1. Silanlösung (aus Beispiel 1) wurde mit mindestens einem gleichen Volumen Wasser behandelt, was die Hydrolyse des Silans zum Silanol in der Form einer klaren, obenauf
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liegenden Flüssigkeitsschicht zur Folge hatte.
Diese Schicht wurde gemischt mit vier bzw. sechzehn Raumteilen Wasser in einem Intensivmischer desselben Typs, der in Beispiel 1 angegeben ist, wobei sich eine erfindungsgemässe Emulsion bildet. Die Versuchskörper wurden auch mit der 1. Silanlösung als solcher 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."an- gezeigt, 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 VII
EMI12.1
<tb>
<tb> erfindungsgemässe <SEP> Totale
<tb> Imprägnierung <SEP> Imprägnierung
<tb> (Raumteile <SEP> der <SEP> (mit <SEP> der
<tb> Reaktionspartner) <SEP> l. <SEP> Silanlösung) <SEP>
<tb> 1. <SEP> Silanlösung <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP>
<tb> Silanol-Schicht <SEP> aus
<tb> 1. <SEP> Silanlösung <SEP> +
<tb> Wasser <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> Wasser <SEP> 4 <SEP> 16 <SEP> 0
<tb> unbeh. <SEP> beh. <SEP> unbeh. <SEP> beh. <SEP> unbeh. <SEP> beh.
<tb>
Feuchtigkeitsdiffusion <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP>
<tb>
Wie aus den in dieser Tabelle gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, hat die vorherige Behandlung des Baumaterials mit heissem Wasser eine verbesserte Feuchtigkeitsdiffusion 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.
Ohne die Erfindung an eine bestimmte Ausführungsform zu binden, sei gesagt, 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 Imprägnierungs-Zusammensetzung 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. Danach 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, be-
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sitzen, 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.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur wasserabstossenden Imprägnierung von anorganischen Baumaterialien, dadurch gekennzeichnet, dass man auf das gegebenenfalls vorgereinigte Baumaterial eine Zusammensetzung aufbringt, die als kontinuierliche Phase eine wässerige Transportflüssigkeit und als diskontinuierliche Phase hydrophobierende verformbare Teilchen aus einem hydrolysierten Alkyltrialkoxysilan enthält, dessen Alkylanteil 1 bis 6 Kohlenstoffatome und dessen Alkoxyanteil 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist, wobei mindestens ein Drittel, vorzugsweise mindestens die Hälfte dieser Teilchen eine Grösse von mindestens 0, 1 pm, vorzugsweise von mindestens 1 pm hat, wodurch die Teilchen in die Poren des Baumaterials transportiert werden,
wonach die Transportflüssigkeit durch Verdampfen entfernt wird und dabei die Teilchen unter teilweiser Imprägnierung des Baumaterials zurücklässt.