Procédé pour la préparation d'un matériau de construction imprégné, et produit ainsi obtenu.
La présente Invention se rapporte à un procédé de préparation d'un matériau de construction imprégné d'un agent hydrofuge et contenant une matière de charge ou ballast et un liant. L'invention couvre également les produite obtenus par
ce procédé.
Les bâtiments ont été construits pendant très longtemps en matériaux minéraux poreux, pour différentes raisons techniques, économiques et esthétiques. Ces matériaux peuvent être naturels ,-auquel cas il faut seulement qu'ils donnent aux éléments de construction une forme convenable-, ou synthétiques, les minéraux présents dans la nature ayant été transformés soit par un travail mécanique, soit par des procédés physiques et par des traitements chimiques commandés. Dans le premier groupe d'éléments de construction, on peut mentionner la pierre de sable, la pierre de chaux, le granité et d'autres types de pierrea Dans l'autre groupe, on peut mentionner les briques ou mortiers sous différentes formes, telles que le plâtre, le mortier de finissage, le béton et l'asbeste-ciment, ainsi que des produits semblables.
Tous ces matériaux de construction contiennent de petites cavités (capillaires, pores, fissures) soit d'origine,
soit dues à un procédé de fabrication. Les cavités donnent à
la matière l'aptitude à la migration d'eau et de liquide ( et de gaz aussi naturellement) et cette aptitude peut conduire à des dommages étendus, les mécanismes des dommages étant de diverses natures. Comme exemple de dommages qui résultent des phénomènes de migration dans les pores de matériaux minéraux poreux, on peut mentionner ce qui suit:
- Formations salines (efflorescences) dans les parois de briques, provenant de la migration de sels dans la brique ou dans le mortier.
- Les revêtements de béton et les constructions de béton proches des routes sont souvent endommagés par l'influence de sels provenant des routes, le sel et l'eau de solution pénétrant dans le système de pores et de capillaires du matériau, ce qui provoque la destruction de la couche superficielle par éclatement ou fissuration dû à l'action combinée du sel et de la gelée.
-D'anciens monuments faits notamment de pierre de sable sont détruits parce que le bioxyde de soufre ou le trioxyde de soufre dissous dans l'eau attaquent le matériau dans son système de pores et de capillaires.
- Des couches de revêtement de constructions en béton armé sont détruites habituellement en raison de la carbonatisation, l'anhydride carbonique dissous dans l'eau diminuant l'alcalinité de la matière du béton, ce qui provoque la corrosion des armatures et il en résulte un éclatement de la couche de revêtement.
On a fait longtemps des tentatives propres à empêcher la migration d'humidité vers l'intérieur du matériau en lui appliquant certaines couches protectrices empêchant la pénétration de l'eau dans la construction. Des surfaces de façades, des surfaces supérieures de construction pour routes et des surfaces d'éléments de construction tels que les briques ou les tuiles de toiture, ont été traitées de manière à leur conférer une couche protectrice de composés organiques de silicium. Les surfaces ont été traitées soit par une solution de ces composés organiques de silicium dans l'eau ou un autre solvant, et on a mélangé ces composés au mortier et aux peintures avant leur emploi.
Le but poursuivi en utilisant ce genre d'imprégnation est de rendre la surface même du matériau propre à repousser l'eau. Le liquide d'imprégnation ou le solvant de l'agent d'imprégnation est aspiré dans les capillaires, dans les pores ou dans les fissures du matériau, et mélangé au matériau de la couche superficielle. L'agent d'imprégnation , après évaporation du solvant, rend propres à repousser l'eau les parois des capillaires, des pores et des fissures de sorte que la migration de liquide dans la couche superficielle imprégnée est empêchée .
Des concentrations déjà très faibles de composés organiques du silicium d'une certaine composition ont conféré au matériau dans son ensemble une qualité qui le rend propre à repousser l'eau. En dépit du fait que la construction traitée de cette manière peut résister à une pression d'eau corres-pondant à des rafales importantes de pluie battante, elle reste sujette à la pénétration de vapeur , ce qui signifie que les effets dûs à la diffusion de vapeur ne sont pas réduits. Les matériaux traités au moyen de composés organiques de silicium ont encore des pores et des capillaires relativement ouverts, les parois seules de leurs cavités étant recouvertes d'une couche protectrice repoussant l'eau. Le traitement avec ces matières ne réduit que dans une très faible mesure ce que l'on appelle la diffusion de vapeur sèche.
Dans des constructions de bâtiments où des phénomènes de migration de l'humidité peu- vent apparaître, il peut cependant se développer un mécanisme de dommage s'analysant comme suit.Une couche superficielle traitée par imprégnation est extérieurement capable de repousser l'eau en luttant contre les précipitations atmosphériques
(telles que pluie, grêle, neige, rosée, etc) et des attaques semblables de l'humidité. Cependant, la couche superficielle
de la construction repousse l'eau aussi vers l'intérieur, ce qui peut avoir les conséquences suivantes: Le matériau non imprégné , situé derrière la couche superficielle imprégnée, peut se saturer d'eau, par exemple par condensation de vapeur d'eau migrant à travers la construction ou par suite d'une précipitation atmosphérique introduite dans le matériau à travers des fissures du matériau imprégné et par migration de l'humidité dans le matériau non imprégné, ou par la présence d'eau ou de liquide ajouté au matériau pendant sa fabrication. Dans ces matériaux imprégnés superficiellement, de l'eau est ainsi transportée vers la couche superficielle qui repousse l'eau.
Dans des constructions non imprégnées, l'eau est transportée dans des pores et capillaires, de tous côtés, vers la surface où elle s'évapore par convection. Cette aptitude à l'évaporation des constructions humides est dite aptitude à la diffusion de vapeur humide du matériau. Par suite, des matériaux poreux sécheront assez rapidement. Si la couche superficielle est imprégnée, l'eau dans le matériau n'est transportée que du côté intérieur de la couche imprégnée et l'évaporation à partir des capillaires et des pores aura lieu alors beaucoup plus lentement puisqu'elle se produit à une certaine profondeur et qu'il n'y a pas ainsi d'effet de convection. Cela peut signifier que durant la saison froide, l'eau n'aura pas le temps
de s'évaporer de la maçonnerie de briques, conduisant à des dommages par le gel. Cela peut signifier aussi que les sels transportés dans l'eau sont déposés derrière la couche imprégnée et non à la surface. Il est vrai que les dépôts désagréables de sels sur la couche superficielle sont évités, mais au
lieu de cela, on constate un éclatement de la couche imprégnée,
dû aux sels.
Ces inconvénients sont le résultat d'une imprégnation homogène de la couche superficielle. L'avantage de l'effet répulsif à l'égard de l'eau , extérieurement, devra être mis en balance avec l'inconvénient dU à ce que l'eau ne peut être transportée vers la surface et ne peut s'évaporer en cet endroit.
Dans la fabrication de béton et de mortier, de l'eau
doit être ajoutée en quantité plus grande qu'il n'en faut pour durcir le liant pour des raisons de travaillabilité. Le mélange doit, dans une certaine mesure, être plastique ou capable
de s'écouler. Le ballast n'absorbe pas l'eau nécessaire pour
le durcissement du liant. Il faut donc préparer du béton et du mortier en utilisant une quantité d'eau plus grande qu'il n'en
faut pour le processus chimique. Ceci conduit au fait, entre
autres, que la construction reçoit plus d'humidité que nécessaire pendant la saison froide, ce qui à son tour peut conduire à des dommages dûs à la gelée et à la congélation.
Un but de la présente invention est de préparer des maté- riaux de construction minéraux synthétiques et des éléments de construction ayant l'aptitude de rejeter l'eau extérieurement, mais permettant encore la migration d'eau de l'intérieur, à
travers la couche superficielle, vers la surface.
Un autre but est d'empêcher: la pénétration d'eau saline
dans les pores et les capillaires du matériau , ce qui condui-
<EMI ID=1.1>
Un autre but de l'invention est d'empêcher le ballas d'absorber plus d'eau que nécessaire, ce qui signifie qu'il
<EMI ID=2.1>
tion, on a montré de façon surprenante que l'on peut satisfaire à ces buts et à d'autres en utilisant un matériau de base qui, au moins partiellement, est par lui-même ou a été rendu capable de repousser l'eau. La découverte importante et surprenante dans le procédé suivant l'invention est le fait que par un choix convenable de la quantité de matériau de ballast repoussant l'eau et de la granulométrie de ce matériau, il est possible d'amener les caractéristiques de répulsion d'eau du matériau à un niveau acceptable tout en maintenant une aptitude à la diffusion de vapeur humide suffisante.
Le matériau de ballast repoussant l'eau est mélangé
<EMI ID=3.1>
le volume total de matériau de ballast utilisé, et une limite inférieure préférée est d'environ 10% en volume. Pour de fines couches de mortier et de petites dimensions de particules, il est convenable d'envisager un degré d'imprégnation d'environ un tiers du volume de ballast. Très généralement parlant, on imprègne d'agent hydrofuge de 20 à 50% en volume du ballast. Pour des proportions convenables entre liant et ballast, par exemple pour une proportion de vingt parties de liant pour
<EMI ID=4.1>
ballast avec de bons résultats. Une limite supérieure sûre en ce qui concerne le degré d'imprégnation , pour éviter une imprégnation complète, est d'environ 90% et de préférence de 80%.
En ce qui concerne la granulométrie, il convient que la partie prédominante du matériau de ballast repoussant l'eau se trouve dans l'intervalle de 0,1 à 4 mm.
Pour obtenir l'effet désiré avec le procédé d'imprégnation suivant l'invention, on choisit convenablement la quantité de matériau de ballast repoussant l'eau et sa granulométrie,
de façon que le matériau de construction, pour une pression
<EMI ID=5.1>
pas, dans une mesure importante, le passage d'eau, c'est-à-dire
<EMI ID=6.1>
aptitude à la diffusion en ce qui concerne la vapeur humide est
<EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1> mm Hg. Avec un tel équilibrage des caractéristiques du matériau de construction imprégné suivant l'invention, on obtient des avantages essentiels et surprenants tout en satisfaisant aux buts précités.
Suivant l'invention, il est possible d'imprégner une partie du matériau de base, ce matériau étant soit un matériau minéral se présentant dans la nature, que l'on a broyé ou traité d'autre façon, soit un matériau de construction minéral synthétique , par exemple du mortier de ciment broyé, du mortier de chaux, du béton, de l'argile, de la brique, etc. En imprégnant une partie de ce matériau d'un agent hydrofuge tel que les composés organiques de silicium avant mélange, la construction finale s'imprègne suffisamment pour produire un effet de répulsion d'eau. Une construction imprégnée partiellement
de cette manière a même résistance et même aspect qu'une construction non imprégnée ou complètement imprégnée. Suivant l'invention, il est possible aussi d'utiliser du matériau de ballast repoussant l'eau par lui-même.
L'invention est particulièrement intéressante avec des liants formateurs de gels, par exemple de la chaux et du ciment.
Avec l'imprégnation équilibrée suivant l'invention, on
a le résultat qu'il y a toujours des capillaires transportant de l'eau vers la surface de sorte que la diffusion de vapeur humide est beaucoup meilleure qu'avec l'imprégnation complète suivant la technique connue antérieurement.
L'effet d'imprégnation et la possibilité de migration
de liquide dans le matériau sont commandés suivant l'invention non par la dilution de l'agent d'imprégnation ou par la dilution de l'agent d'imprégnation dans la solution, c'est-à-dire par de faibles concentrations de l'agent d'imprégnation, mais par le fait que les particules traitées avec des concentrations relativement élevées d'agent d'imprégnation,ou des particules qui sont par elles-mêmes propres à repousser l'eau , sont mélangées au matériau. La concentration d'imprégnation partielle dans le matériau doit être d'une grandeur telle qu'une sur-
<EMI ID=9.1>
pable de succion et qu'ily ait des chemins de migration ou de
<EMI ID=10.1> transport entre les surfaces.
Dans le procédé suivant l'invention, on obtient.dans la couche superficielle une certaine action de valve en rapport avec les phénomènes indiqués précédemment. La diffusion de vapeur humide depuis l'intérieur et vers la surface extérieure n'est pas affectée de façon importante par l'imprégnation partielle et le matériau se comportera à ce point de vue à peu près comme un matériau non imprégné. L'aptitude à repousser l'eau vers l'extérieur, due à l'imprégnation, sera cependant en rapport avec la dimension des particules et la distance mutuelle entre particules et avec l'intensité de leur effet de répulsion sur l'eau.
Ceci est en rapport avec le fait qu'à une distance de particules convenable, les gouttes d'eau sur la surface obtiennent une dimension telle, et par conséquent une tension superficielle telle qu'elles ne peuvent être aspirées dans les pores et dans les capillaires menant à la surface entre les particules imprégnées. Pour obtenir des valeurs acceptables de la diffusion de vapeur humide, il est essentiel que des zones repoussant l'eau, non cohérentes, apparaissent à l'intérieur du matériau et empêchent le transport de l'eau.
Un autre avantage du procédé suivant l'invention est que les matériaux de couche superficielle de différents genres, appliqués à l'état humide adhèrent à une surface imprégnée partiellement, mais n'adhèrent que très médiocrement à une surface complètement imprégnée. Ceci est important surtout pour la préparation des couches superficielles.
Le procédé suivant l'invention peut être utilisé pour tous les types de traitement de surface et pour la préparation de toutes les formes d'éléments de construction. Par exemple, des peintures minérales et des peintures comportant des additifs minéraux peuvent être imprégnées partiellement.Du mortier de finissage, du plâtre et de la pâte de chaux ou du mastic peuvent être imprégnés partiellement. Des statues, des ornements de pierre naturelle et analogues peuvent être munis d'une couche dite d'usure, faite d'un matériau minéral pas trop hydrofuge . Même la couche superficielle de matériau faite de briques peut être imprégnée partiellement en usine. On peut aussi imprégner partiellement des briques entières .
<EMI ID=11.1>
dité, par exemple la surface supérieure et la surface inférieure de revêtements de béton, peuvent être munies d'une couche de matériau partiellement imprégnée. Du mortier peut être fabriqué à partir d'un matériau partiellement imprégné. Des constructions de bâtiments et des éléments de construction peuvent cependant être imprégnés dans leur ensemble.
Pour imprégner partiellement du matériau de ballast du type minéral par exemple, on peut utiliser des composés organiques de silicium repoussant l'eau, de divers genres.
Comme composas organiques du silicium, on peut utiliser des alcoxysilanes dont la formule générale est:R - SI(OR <1> où
<EMI ID=12.1>
carbone 1-4, tandis que R<2> indique n'importe quel groupe alkyle, aryle, cycloalkyle ou aralkyle, saturé ou non saturé, ainsi que des siloxanes de formule générale
<EMI ID=13.1>
où R indique n'importe quels groupes alkyle, aryle, cycloalkyle ou aralkyle saturés ou non saturés semblables ou différents et où n peut être plus grand que 2.
Des exemples de ces silanes sont les composés suivants:
éthyl, butyl et hexyl triméthoxy silanes, méthyl, éthyl, propyl ou butyl-tri(2-méthoxy-éthoxy)-silanes, tri-(éthoxy-éthoxy)-
-silane, phényl triéthoxysilane et crésyl triéthoxysilanes. La préparation de ces silanes a lieu suivant des procédés généralement connus. On utilise de préférence les silanes soit sous formes de solutions dans l'eau alcalines, soit dissous dans un alcool ayant 2-4 atomes de carbone. On peut utiliser toutes solutions des silanes dans un mélange d'eau et d'alcool.
Comme siloxanes, on peut utiliser des composés de faible poids moléculaire dont le nombre des unités siloxane
<EMI ID=14.1>
<EMI ID=15.1>
poids moléculaire plus élevé, avec n supérieur à 10. Comme composés de faible poids moléculaire , on utilise de préférence des composés résultant d'une hydrolyse partielle des alcoxysilanes précités. Cependant, il est possible aussi d'utiliser par exemple les substances suivantes: hexaméthyl-disiloxane, hexaphényl-disiloxane, diméthyltétraphényl-disiloxane, tétraméthyl diphényl disiloxane ou méthyl-éthyl, méthyl-butyl et éthyl-phényl-siloxanes.
Comme siloxanes à poids moléculaire plus élevé, on peut utiliser aussi des composés obtenus par hydrolyse partielle et par condensation subséquente des alcoxysilanes précités ou aussi de chlorosilanes. Cependant, on peut utiliser aussi des polysiloxanes qui ont été préparés par d'autres méthodes connues.
On utilise des siloxanes dissous dans un solvant organique.
La quantité de composés organiques de silicium appliquée à la surface pré-traitée dans l'imprégnation partielle dépend essentiellement de la structure spéciale de la matière de ballast imprégnée et des hydrofuges désirés.On a obtenu de bons résul-
<EMI ID=16.1>
ou de siloxane .Les solutions de composés organiques de silicium peuvent cependant être plus concentrées ou plus diluées. Il est convenable d'utiliser des solutions de 5% à 40%. Dans des applications répétées de solutions d'imprégnation, on peut utiliser aussi des solutions ayant moins que 5% en poids de composés organiques de silicium.
Le traitement chimique de la matière de ballast peut être précédé d'un nettoyage suivant les procédés connus.
Le matériau de ballast imprégné ou le matériau de ballast repoussant l'eau et le matériau de ballast restant peuvent avoir différentes formes , couleurs et autres caractéristiques. En colorant le matériau de ballast imprégné en une couleur autre que celle du mortier, du béton ou que la couleur à d'autres points de vue , il est facile de décider optiquement si le mélange a été efficace et uniforme et si le matériau d'imprégnation a été distribué uniformément sur la surface. Cet <EMI ID=17.1>
gnation a bien été appliquée et avec quelle qualité le travail a été fait et à quel degré s'élève la concentration moyenne de l'imprégnation. Naturellement, il est possible aussi de colorer la partie non imprégnée du matériau et du liant nécessaire possible pour observer l'effet de signal mentionné précédem- ment.
Il est possible aussi de broyer ou de traiter mécaniquement d'autre manière le matériau de ballast imprégné ou repoussant l'eau avant le mélange avec le liant. Il est possible
aussi d'agglomérer le matériau imprégné ou le matériau de
ballast repoussant l'eau pour former des éléments de construction plus petits ou plus grands.
On illustrera à présent l'invention au moyen d'exemples
en comparant,avec la technique d'imprégnation selon la présente invention, les techniques extrêmes de l'art antérieur,
à savoir d'une part l'emploi d'un matériau de construction non imprégné et d'autre part l'emploi d'un matériau de construction complètement imprégné.
Exemple
Un mortier.pour couches minces, par exemple d'environ
1 à 2 mm, comprenant un ballast de pierre.broyée ou finement divisée, dont la moitié a une grandeur de grain maximale de 0,25
mm et dont l'autre moitié a une grandeur de grain maximale de
0,50 mm , avec un liant de chaux et de ciment,a été préparé. A
ce point de vue, on a préparé différentes charges avec le ballet
non imprégné,partiellement imprégné ou complètement imprégné.
Le ballast a été imprégné en traitant le matériau de ballast
<EMI ID=18.1>
Après imprégnation, on a séché le matériau de ballast. Les proportions pondérales dans le mortier étaient de 30 g de liant pour 100 g de ballast, la quantité d'eau nécessaire étant ajoutée conformément à la technique ordinaire.
Les échantillons de couches minces ont été préparés en appliquant les différentes charges de mortier sur des pièces de béton léger'et on les a essayés en ce qui concerne la traversée par l'eau et la diffusion humide. Pour déterminer la traversée par l'eau, les échantillons ont été soumis à une pression d'eau de 100 mm de colonne d'eau pendant 24 heures. La quantité d'eau qui a pu traverser les échantillons a été déterminée après 30 minutes, 90 minutes et 24 heures.
La valeur de la diffusion humide peut être considérée comme définissant l'aptitude du matériau à libérer l'eau contenue dans le matériau ou l'eau qui y a pénétré, qu'il s'agisse de l'eau contenue dans la couche ou dans son support.Pour déterminer la diffusion humide, on a utilisé une enceints contenant une éponge imbibée d'eau et un matériau consistant en échantillons de mortier mince préparés, arrangée au-dessus de l'éponge. A l'intérieur du matériau, on suppose que la saturation par l'eau à la pression atmosphérique normale a lieu. A l'extérieur du matériau, certaines conditions en ce qui concerne l'humidité atmosphérique, la température et la circulation d'air ont été maintenues pour correspondre aux conditions du climat prévalant effectivement.
On a préparé comme suit quatre échantillons de couches minces.
L'échantillon 1 est une couche mince d'un échantillon
de mortier ayant la composition donnée ci-dessus et qui,après
<EMI ID=19.1>
dans l'alcool méthylique. On a alimenté le mortier à raison de
<EMI ID=20.1>
L'échantillon 2 a été préparé en partant d'un ballast
<EMI ID=21.1>
L'échantillon 3 se réfère également à un mortier partiel-
<EMI ID=22.1>
L'échantillon 4 consiste en un échantillon non imprégné d'un mortier ayant la composition précitée.
Dans le tableau donné ci-dessous, on a résume les ré-
<EMI ID=23.1> .�- -�Ë' <EMI ID=24.1>
<EMI ID=25.1>
<EMI ID=26.1>
<EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1> Tableau
<EMI ID=29.1>
Ainsi qu'il est clair d'après les résultats d'essai
donnés ci-dessus, ni l'imprégnation complète , ni l'absence d'imprégnation n'ont donné des résultats intéressants puisque, dans le premier cas la diffusion humide est trop faible pour permettre le séchage du matériau après la pénétration de l'eau, tandis que dans le dernier cas, la pénétration d'eau est trop grande pour permettre au matériau de résister à la pression
d'eau extérieure due à la pluie. Cependant, l'imprégnation partielle d'après l'invention conduit à l'équilibre désiré entre
<EMI ID=30.1>
mide , en sorte que les inconvénients qui accompagnent l'art' antérieur sont effectivement évités.
<EMI ID=31.1>
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour préparer un matériau de construction hydrofuge contenant un matériau de ballast et un liant ajouté ou formé au cours de la construction et de la fabrication , caractérisé en ce qu'au moins.une partie du matériau de ballast repousse l'eau ou est rendu propre à repousser l'eau et est mélangé avec le reste des ingrédients du matériau de construction , la quantité de matériau de ballast repoussant l'eau et sa granulométrie étant adaptées de telle façon que les caractéristiques de répulsion d'eau du matériau de construction soient amenées à un niveau acceptable tout en maintenant une aptitude suffisante à la diffusion de vapeur humide.
Process for the preparation of an impregnated building material, and the product thus obtained.
The present invention relates to a process for preparing a building material impregnated with a water repellent agent and containing a filler or ballast material and a binder. The invention also covers the products obtained by
this process.
The buildings were built for a very long time in porous mineral materials, for various technical, economic and aesthetic reasons. These materials can be natural, - in which case it is only necessary that they give the building elements a suitable form -, or synthetic, the minerals present in nature having been transformed either by mechanical work or by physical processes and by chemical treatments ordered. In the first group of building elements, we can mention sand stone, lime stone, granite and other types of stone.In the other group we can mention bricks or mortars in different forms, such as than plaster, finishing mortar, concrete and asbestos cement, and similar products.
All these building materials contain small cavities (capillaries, pores, cracks) either original,
or due to a manufacturing process. The cavities give
matter the ability to migrate water and liquid (and also naturally gas) and this ability can lead to extensive damage, the damage mechanisms being of various kinds. As an example of damage which results from migration phenomena in the pores of porous mineral materials, the following may be mentioned:
- Saline formations (efflorescences) in the brick walls, resulting from the migration of salts in the brick or in the mortar.
- Concrete pavements and concrete constructions close to roads are often damaged by the influence of salts from roads, salt and solution water entering the pore and capillary system of the material, causing the destruction of the surface layer by bursting or cracking due to the combined action of salt and jelly.
-Old monuments made especially of sandstone are destroyed because sulfur dioxide or sulfur trioxide dissolved in water attacks the material in its pore and capillary system.
- Coating layers of reinforced concrete constructions are usually destroyed due to carbonatization, the carbon dioxide dissolved in water decreasing the alkalinity of the concrete material, which causes corrosion of the reinforcements and the result is a bursting of the coating layer.
Proper attempts have long been made to prevent the migration of moisture into the interior of the material by applying certain protective layers to it preventing the penetration of water into the construction. Facade surfaces, upper road construction surfaces and surfaces of building elements such as bricks or roof tiles, have been treated to provide them with a protective layer of organic silicon compounds. The surfaces were treated with either a solution of these organic silicon compounds in water or another solvent, and these compounds were mixed with the mortar and paints before use.
The aim of using this type of impregnation is to make the very surface of the material suitable for repelling water. The impregnating liquid or the impregnating agent solvent is sucked into the capillaries, pores or cracks of the material, and mixed with the surface layer material. The impregnating agent, after evaporation of the solvent, renders the walls of capillaries, pores and cracks suitable for repelling water so that the migration of liquid into the impregnated surface layer is prevented.
Already very low concentrations of organic silicon compounds of a certain composition have given the material as a whole a quality which makes it suitable for repelling water. Despite the fact that construction treated in this way can withstand water pressure corresponding to heavy gusts of driving rain, it is still prone to vapor penetration, which means that the effects of water diffusion. steam are not reduced. Materials treated with organic silicon compounds still have relatively open pores and capillaries, the walls of their cavities alone being covered with a protective water-repellent layer. Treatment with these materials only minimizes what is called dry vapor diffusion.
In building constructions where moisture migration phenomena can appear, however, a damage mechanism can develop which can be analyzed as follows: A surface layer treated by impregnation is externally capable of repelling water by fighting against atmospheric precipitation
(such as rain, hail, snow, dew, etc.) and similar attacks of moisture. However, the surface layer
of the construction also pushes water inwards, which can have the following consequences: The unimpregnated material, located behind the impregnated surface layer, can become saturated with water, for example by condensation of migrating water vapor through construction or as a result of atmospheric precipitation introduced into the material through cracks in the impregnated material and by migration of moisture into the unimpregnated material, or by the presence of water or liquid added to the material during its manufacture. In these superficially impregnated materials, water is thus transported to the surface layer which repels water.
In unimpregnated constructions, water is transported through pores and capillaries on all sides to the surface where it evaporates by convection. This evaporation ability of wet constructions is called the wet vapor diffusion ability of the material. As a result, porous materials will dry out fairly quickly. If the surface layer is impregnated, the water in the material is only transported to the inner side of the impregnated layer and evaporation from the capillaries and pores will then take place much slower since it occurs at a certain point. depth and that there is no convection effect. It may mean that during the cold season the water will not have time
to evaporate from the brick masonry, leading to frost damage. It can also mean that the salts carried in the water are deposited behind the impregnated layer and not on the surface. It is true that unpleasant deposits of salts on the surface layer are avoided, but at the
instead, there is a bursting of the impregnated layer,
due to salts.
These drawbacks are the result of homogeneous impregnation of the surface layer. The advantage of the repellent effect with regard to water, externally, will have to be weighed against the disadvantage that the water cannot be transported to the surface and cannot evaporate there. place.
In the manufacture of concrete and mortar, water
must be added in greater quantity than necessary to harden the binder for reasons of workability. The mixture must, to some extent, be plastic or capable
to flow. The ballast does not absorb the water necessary for
hardening of the binder. It is therefore necessary to prepare concrete and mortar using more water than is required.
takes for the chemical process. This leads to the fact, between
others, that the construction receives more moisture than necessary during the cold season, which in turn can lead to damage from frost and freezing.
An object of the present invention is to prepare synthetic inorganic building materials and building elements having the ability to reject water outwardly, but still allowing water migration from the inside, to the outside.
through the surface layer, towards the surface.
Another goal is to prevent: the penetration of saline water
in the pores and capillaries of the material, which leads to
<EMI ID = 1.1>
Another object of the invention is to prevent the ballas from absorbing more water than necessary, which means that it
<EMI ID = 2.1>
It has surprisingly been shown that these and other purposes can be met by using a base material which, at least partially, is by itself or has been made capable of repelling water. The important and surprising discovery in the process according to the invention is the fact that by a suitable choice of the quantity of water-repellent ballast material and of the particle size of this material, it is possible to bring about the repellency characteristics of Water of the material to an acceptable level while maintaining sufficient wet vapor diffusibility.
Water repellent ballast material is mixed
<EMI ID = 3.1>
the total volume of ballast material used, and a preferred lower limit is about 10% by volume. For thin layers of mortar and small particle sizes, it is convenient to consider a degree of impregnation of about one third of the ballast volume. Very generally speaking, 20 to 50% by volume of the ballast is impregnated with water repellent. For suitable proportions between binder and ballast, for example for a proportion of twenty parts of binder for
<EMI ID = 4.1>
ballast with good results. A safe upper limit for the degree of impregnation, to avoid complete impregnation, is about 90% and preferably 80%.
With regard to the particle size, the predominant part of the water repellent ballast material should be in the range of 0.1 to 4 mm.
To obtain the desired effect with the impregnation process according to the invention, the quantity of water-repellent ballast material and its particle size are suitably chosen,
so that the building material, for a pressure
<EMI ID = 5.1>
not, to a significant extent, the passage of water, that is to say
<EMI ID = 6.1>
diffusibility with regard to wet vapor is
<EMI ID = 7.1>
<EMI ID = 8.1> mm Hg. With such balancing of the characteristics of the impregnated building material according to the invention, essential and surprising advantages are obtained while satisfying the aforementioned objects.
According to the invention, it is possible to impregnate a part of the base material, this material being either an inorganic material occurring in nature, which has been ground or otherwise treated, or a mineral construction material. synthetic, for example crushed cement mortar, lime mortar, concrete, clay, brick, etc. By impregnating a portion of this material with a water repellant such as organic silicon compounds before mixing, the final construction impregnates sufficiently to produce a water repellency effect. A partially impregnated construction
in this way has the same strength and appearance as an unimpregnated or fully impregnated construction. According to the invention, it is also possible to use ballast material repelling water by itself.
The invention is particularly useful with gel-forming binders, for example lime and cement.
With the balanced impregnation according to the invention, it is
has the result that there are always capillaries carrying water to the surface so that the diffusion of wet vapor is much better than with complete impregnation according to the previously known technique.
The impregnation effect and the possibility of migration
of liquid in the material are controlled according to the invention not by the dilution of the impregnating agent or by the dilution of the impregnating agent in the solution, i.e. by low concentrations of the impregnating agent, but by the fact that the particles treated with relatively high concentrations of impregnating agent, or particles which are themselves capable of repelling water, are mixed with the material. The concentration of partial impregnation in the material must be of a magnitude such that an excess
<EMI ID = 9.1>
sucking and that there are paths of migration or
<EMI ID = 10.1> transport between surfaces.
In the process according to the invention, a certain valve action is obtained in the surface layer in relation to the phenomena indicated above. The diffusion of moist vapor from the interior to the exterior surface is not significantly affected by the partial impregnation and the material will in this respect behave much like an unimpregnated material. The ability to repel water outwards, due to impregnation, will however be related to the size of the particles and the mutual distance between particles and to the intensity of their repelling effect on water.
This has to do with the fact that at a suitable particle distance the water drops on the surface get such a size, and therefore a surface tension such that they cannot be sucked into the pores and capillaries. leading to the surface between the impregnated particles. To achieve acceptable values of wet vapor diffusion, it is essential that non-coherent, water-repellent areas appear within the material and prevent water transport.
A further advantage of the process according to the invention is that wet-applied surface layer materials of different kinds adhere to a partially impregnated surface, but adhere only very poorly to a fully impregnated surface. This is especially important for the preparation of the surface layers.
The process according to the invention can be used for all types of surface treatment and for the preparation of all forms of building elements. For example, mineral paints and paints with mineral additives can be partially impregnated. Finishing mortar, plaster and lime paste or mastic can be partially impregnated. Statues, ornaments of natural stone and the like can be provided with a so-called wear layer, made of a mineral material which is not too water-repellent. Even the surface layer of material made of bricks can be partially impregnated at the factory. It is also possible to partially impregnate whole bricks.
<EMI ID = 11.1>
said feature, for example the upper surface and the lower surface of concrete coverings, may be provided with a layer of partially impregnated material. Mortar can be made from a partially impregnated material. However, building constructions and building elements can be impregnated as a whole.
To partially impregnate ballast material of the mineral type, for example, water-repellent organic silicon compounds of various kinds can be used.
As organic silicon compounds, it is possible to use alkoxysilanes whose general formula is: R - SI (OR <1> where
<EMI ID = 12.1>
carbon 1-4, while R <2> indicates any alkyl, aryl, cycloalkyl or aralkyl group, saturated or unsaturated, as well as siloxanes of general formula
<EMI ID = 13.1>
where R denotes any similar or different saturated or unsaturated alkyl, aryl, cycloalkyl or aralkyl groups and where n may be greater than 2.
Examples of these silanes are the following compounds:
ethyl, butyl and hexyl trimethoxy silanes, methyl, ethyl, propyl or butyl-tri (2-methoxy-ethoxy) -silanes, tri- (ethoxy-ethoxy) -
-silane, phenyl triethoxysilane and cresyl triethoxysilanes. The preparation of these silanes takes place according to generally known methods. The silanes are preferably used either in the form of alkaline water solutions or dissolved in an alcohol having 2-4 carbon atoms. Any solutions of the silanes in a mixture of water and alcohol can be used.
As siloxanes, it is possible to use compounds of low molecular weight in which the number of siloxane units
<EMI ID = 14.1>
<EMI ID = 15.1>
higher molecular weight, with n greater than 10. As compounds of low molecular weight, use is preferably made of compounds resulting from partial hydrolysis of the aforementioned alkoxysilanes. However, it is also possible to use, for example, the following substances: hexamethyl-disiloxane, hexaphenyl-disiloxane, dimethyltetraphenyl-disiloxane, tetramethyl diphenyl disiloxane or methyl-ethyl, methyl-butyl and ethyl-phenyl-siloxanes.
As siloxanes with a higher molecular weight, it is also possible to use compounds obtained by partial hydrolysis and by subsequent condensation of the aforementioned alkoxysilanes or also of chlorosilanes. However, it is also possible to use polysiloxanes which have been prepared by other known methods.
Siloxanes dissolved in an organic solvent are used.
The amount of organic silicon compounds applied to the pre-treated surface in the partial impregnation depends primarily on the special structure of the impregnated ballast material and the desired water repellents. Good results have been obtained.
<EMI ID = 16.1>
or siloxane. Solutions of organic silicon compounds may, however, be more concentrated or more dilute. It is suitable to use solutions of 5% to 40%. In repeated applications of impregnating solutions, solutions having less than 5% by weight of organic silicon compounds can also be used.
The chemical treatment of the ballast material can be preceded by cleaning according to known methods.
The impregnated ballast material or the water repellent ballast material and the remaining ballast material may have different shapes, colors and other characteristics. By coloring the impregnated ballast material a color other than that of mortar, concrete, or the color from other points of view, it is easy to optically decide whether the mixture was effective and uniform and whether the material to be mixed. impregnation was distributed evenly over the surface. This <EMI ID = 17.1>
gnation has been applied and with what quality the work has been done and to what degree is the average concentration of the impregnation. Of course, it is also possible to color the unimpregnated part of the material and the necessary binder possible to observe the signal effect mentioned above.
It is also possible to grind or otherwise mechanically treat the impregnated or water repellant ballast material before mixing with the binder. It is possible
also agglomerate the impregnated material or the
water repellant ballast to form smaller or larger building elements.
The invention will now be illustrated by means of examples.
by comparing, with the impregnation technique according to the present invention, the extreme techniques of the prior art,
namely on the one hand the use of a non-impregnated construction material and on the other hand the use of a completely impregnated construction material.
Example
A mortar. For thin layers, for example of approximately
1 to 2 mm, including a stone ballast. Crushed or finely divided, half of which has a maximum grain size of 0.25
mm and the other half of which has a maximum grain size of
0.50 mm, with a lime and cement binder, was prepared. AT
this point of view, we prepared different loads with the ballet
unimpregnated, partially impregnated or completely impregnated.
The ballast has been impregnated by processing the ballast material
<EMI ID = 18.1>
After impregnation, the ballast material was dried. The weight proportions in the mortar were 30 g of binder per 100 g of ballast, the necessary amount of water being added according to the ordinary technique.
The thin film samples were prepared by applying the different mortar loads to pieces of lightweight concrete and tested for water penetration and wet diffusion. To determine the water passage, the samples were subjected to a water pressure of 100 mm water column for 24 hours. The amount of water that could pass through the samples was determined after 30 minutes, 90 minutes and 24 hours.
The value of the wet diffusion can be considered as defining the ability of the material to release the water contained in the material or the water which has entered it, whether it is water contained in the layer or in the material. To determine the wet diffusion, an enclosure was used containing a water-soaked sponge and a material consisting of prepared thin mortar samples, arranged on top of the sponge. Inside the material, it is assumed that saturation by water at normal atmospheric pressure takes place. Outside the material, certain conditions with regard to atmospheric humidity, temperature and air circulation have been maintained to correspond to the actual prevailing climate conditions.
Four thin film samples were prepared as follows.
Sample 1 is a thin layer of a sample
of mortar having the composition given above and which, after
<EMI ID = 19.1>
in methyl alcohol. We fed the mortar at the rate of
<EMI ID = 20.1>
Sample 2 was prepared from a ballast
<EMI ID = 21.1>
Sample 3 also refers to a partial mortar-
<EMI ID = 22.1>
Sample 4 consists of a sample not impregnated with a mortar having the aforementioned composition.
In the table given below, we have summarized the re-
<EMI ID = 23.1>. � - - � Ë '<EMI ID = 24.1>
<EMI ID = 25.1>
<EMI ID = 26.1>
<EMI ID = 27.1>
<EMI ID = 28.1> Table
<EMI ID = 29.1>
As is clear from the test results
given above, neither the complete impregnation nor the absence of impregnation gave interesting results since, in the first case the wet diffusion is too low to allow the material to dry after the penetration of water , while in the latter case the water penetration is too great to allow the material to withstand the pressure
outdoor water due to rain. However, the partial impregnation according to the invention leads to the desired balance between
<EMI ID = 30.1>
mide, so that the drawbacks which accompany the prior art are effectively avoided.
<EMI ID = 31.1>
CLAIMS
1. A process for preparing a water repellent building material containing a ballast material and a binder added or formed during construction and manufacturing, characterized in that at least a part of the ballast material repels water or is made water repellant and is mixed with the rest of the building material ingredients, the amount of water repellant ballast material and its particle size being such that the water repellency characteristics of the material of construction are brought to an acceptable level while maintaining sufficient wet vapor diffusibility.