DE1796012C3 - Beton mit gegen Abblättern und Absplittern widerstandsfähiger Oberfläche - Google Patents
Beton mit gegen Abblättern und Absplittern widerstandsfähiger OberflächeInfo
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Beton, dessen Oberfläche widerstandsfähig gegen Abblättern
und Absplittern ist und Verfahren zu dessen Herstellung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von gegossenem Beton, dessen Oberfläche gegen
Abblättern und Absplittern widerstandsfähig ist, unter Mitverwendung von Organosiliciumverbindungen, ist
dadurch gekennzeichnet, daß auf die Betonoberfläche innerhalb von etwa 2 Stunden, nachdem diese mit einem
Streichgerät geglättet worden ist, Silane der allgemeinen Formel QSiX3, worin Q gegegebenenfalls substituierte
Kohlenwasserstoffreste und X leicht hydrolysierbare Reste bedeuten oder Alkalimetallmonoalkylsiliconate,
deren Alkylreste 1 bis 4 C-Atome enthalten, aufgetragen werden.
Die Mitverwendung von Organosiliciumverbindungen im Bautenschutz ist zwar an sich bekannt. So wird
beispielsweise in der DT-PS 10 34 865 ein Verfahren zur Herstellung von Hydrophobierungsmitteln für Mauerwerk
beschrieben, wobei es sich um die Herstellung von Methylpolysiloxanharzen bestimmter Zusammensetzung
handelt. In Beispiel 3 wird die mit verschiedenen Organopolysiloxanen erzielte wasserabweisende Wirkung
an Betonoberflächen untersucht. Wie ersichtlich, handelt es sich hierbei jedoch jeweils um bereits fertig
gegossenen und gehärteten Beton, der nachträglich mit den Organopolysiloxanen imprägniert wird zur Erzielung
einer wasserabweisenden Wirkung. In der Literaturstelle »Plaste und Kautschuk«, 1965, Seite 111 — 114
wird die Verwendung von Alkalisiliconaten, Siliconharzlösungen und festen Siliconbautenschutzmitteln ebenfalls
für die Imprägnierung von Baustoffen zur Erzielung einer wasserabweisenden Wirkung beschrieben. Wie
ersichtlich, ist hierbei Voraussetzung für die Anwendung, daß die zu imprägnierenden Flächen trocken sind,
da sonst der erwaitete Effekt nur unvollständig zustande kommt. Es wird darauf hingewiesen, daß es bei
den erwährten Anwendungen stets um die nachträgliche Behandlung geht Nur Natriummethylsiliconat sei
auch schon als Zusatz zu Betonmischungen bekannt, dieses Verfahren würde aber nur selten angewendet, da
hierbei der Verbrauch an Imprägniermittel wesentlich höher ist als bei der nachträglichen Behandlung. Auch in
der GB-PS 9 57 389 wird ein Verfahren zur Behandlung der Oberflächen von wasserunlöslichen festen Materialien
beschrieben, wobei es sich um keramische Materialien, wie Ziegelsteine handelt, die nach dem
Brennvorgang einem Dampfstrom ausgesetzt werden, der Organosiliciumverbindungen enthält. Das Verfahren
hat den Vorteil, daß die Ziegelsteine direkt, nachdem sie aus dem Brennofen herauskommen, ohne
umgeladen werden zu müssen, dieser Dampfbehandlung ausgesetzt werden können. Voraussetzung hierfür ist
jedenfalls, daß die Materialien zuerst gebrannt werden müssen, um sie in einen keramikartigen Zustand
überzuführen, bevor sie der Dampfbehandlung unterzogen werden. Der Ausdruck »weicher Schlickziegelstein«
in Beispiel 1 dient zur Kennzeichnung durch Angabe des Ausgangsmaterials vor dem Brennvorgang, das heißt,
derartige Ziegelsteine werden durch Formgebung aus Ton (Lehm) und Wasser hergestellt und dann gebrannt.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es hingegen
is von entscheidender Bedeutung, daß die Silane oder
Alkalisiliconale der definierten Art auf frisch gegossene Betonoberfläcnen, das heißt, lange bevor der Beton
endgültig abgebunden ist, aufgetragen werden, was durch den Stand der Technik nicht nahegelegt worden
ist. Die hiermit erzielte Widerstandsfähigkeit der Betonoberfläche gegen Abblättern und Absplittern muß
demnach als überraschend bewertet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft unter Mitverwendung von Mitteln zur Kontrolle des
Feuchtigkeitsgehaltes durchgeführt, damit ein übermäßiger Feuchtigkeitsverlust während der Härtung des
Betons vermieden wird. Hierzu werden die Silane oder Siliconate in dem angegebenen Zeitraum, nachdem die
Betonoberfläche mit einem Streichgerät geglättet worden ist, aufgetragen, jedoch nicht später als das
Mittel zur Kontrolle des Feuchtigkeitsgehaltes. Die Silane oder Siliconate werden dabei vorteilhaft in Form
einer Lösung aufgetragen, die zusätzlich eine zu Membranen härtende Verbindung enthält.
Beispiele für Kohlenwasserstoffreste Q, die gegebenenfalls substituiert sein können, sind Alkyl-, Alkenyl-,
Alkinyl-, Cycloalkyl-, Cycloalkenyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylreste, die mit Halogenatomen, Amino- (und
Aminsalz-), Hydrazino, Cyano-, Isocyano-, Epoxy-,
Carboxy-, Carbonyl-, Äther-, Thioäther-, Nitro-, Amid-, Hydroxy-, Mercapto-, Oxim-, Cyanat-, lsocyanat-,
Isothiocyanat- oder Sulfogruppen substituiert sein können.
In den Resten Q können einer oder verschiedene
hs Substituenten in beliebiger Kombination vorhanden
sein. Kohlenwasserstoffreste und mit Aminogruppen substituierte Kohlenwasserstoffreste, die 1 bis 7
C-Atome enthalten, jind jedoch als Reste Q bevorzugt.
Unter diesen sind Methyl-, Phenyl- oder Reste der Formeln
-(Ch2)SNHCH2CH2NH2,
-CH2CH(CH3)CH2NHCH2Ch2NH2 oder das Acetatsalz des Restes der Formel
-CH2CH(CH3)CH2NHCH2Ch2NH2 oder das Acetatsalz des Restes der Formel
-(CH2J3NHCH2CH2NH2
besonders bevorzugt.
besonders bevorzugt.
Beispiele für leicht hydrolysierbare Reste X sind
Alkoxyreste mit 1 bis 3 C-Atomen, Acyloxyreste mit 1 bis 3 C-Atomen, Reste der Formel -OCH2CH2OR,
worin R Wasserstoffatome oder aliphatische Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 3 C-Atomen sind, Oximreste
mit 1 bis 4 C-Atomen, Reste der Forme! — NR'2, worin
jeder Rest R' Wasserstoffatome oder Alkylreste mit 1 bis 2 C-Atomen bedeutet oder Halogenatome. Spezielle ι s
Beispiele für X sind Methoxy-, Äthoxy-, Propoxy-, Formyloxy-, Acetoxy-, Propionoxy-, Reste der Formeln
-OCH2CH2GH, -OH2CH2OCH3,
-OCH2CH2OC2H5, -OCH2CH2OCH2=CH2,
-0-N=QCHa)21-O-N = QCH3)(C2H5),
-NH2,-NH(CH3),-N(CH3J2und-NH(C2H5)
sowie Fluor-, Chlor-, Brom- und Jodatome.
Alkoxyreste, insbesondere Methoxyreste sind jedoch als Reste X bevorzugt.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Silane sind bekannte Verbindungen, die größtenteils
im Handel erhältlich sind.
Die Alkalimetallmonoakylsiliconate, die häufig auch als Silanolate bezeichnet werden, sind ebenfalls
bekannte Verbindungen. Die Alkalimetallatome können beispielsweise Lithium-, Natrium- oder Kaliumatome
sein. Beispiele für Alkylreste mit 1 bis 4 C-Atomen sind Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Butylreste. Für den
erfindungsgemäßen Verwendungszweck ist Natriummethylsiliconat bevorzugt.
Die Silane oder Siliconate können durch beliebige Maßnahmen auf die Oberfläche des unabgebundenen
Betons aufgebracht werden, beispielsweise durch Klischieren, Aufbürsten oder Aufsprühen. Die Silane
können in Form einer unverdünnten Flüssigkeit oder 4c einer Lösung in Wasser oder in organischen Lösungsmitteln
aufgetragen werden. Die Silanmenge in einer beliebigen Lösung ist nicht entscheidend, sie kann
zwischen etwa 0,1 bis 25% variieren. Wenn jedoch die Silankonzentration größer als 5% ist, können aufgrund 4;
von Instabilität und Schäumen der Lösungen Schwierigkeiten auftreten. Im allgemeinen ist es bei Einsatz einer
Lösung bevorzugt, wenn die Silankonzentration im Bereich von 1 bis 10% liegt. Besonders bewährt hat sich
das Aufsprühen einer frisch zubereiteten wäßrigen Silanlösung auf den Beton.
Die Siliconate werden im allgemeinen in Form wäßriger Lösungen oder Dispersionen mit einem
Feststoffgehalt von etwa 30% Siliconaten angewendet. Es ist jedoch vorteilhaft, diese Lösungen oder
Dispersionen vor dem Gebrauch auf einen Feststoffgehalt von 1 bis 10% zu verdünnen.
Sowohl die Silane als auch die Siliconate müssen definitionsgemäß innerhalb von etwa 2 Stunden,
nachdem die Betonoberfläche mit einem Streichgerät geglättet worden ist, aufgetragen werden. Das ist lange
bevor der Beton endgültig abgebunden ist, wozu ohne Mitverwendung von die Abbindung beschleunigenden
oder verzögernden Mitteln etwa 6 bis 8 Stunden notwendig sind. Gewünschtenfalls können die Silane
oder Siliconate als Spachtelhilfe verwendet werden. Auch wenn eine zu Membranen härtende Verbindung
als Mittel zur Kontrolle des Feuchtigkeitsgehaltes verwendet wird, könne die Silane oder Siliconate im
Gemisch damit aufgetragen werden. Zur Zeit wird angenommen, daß im allgemeinen um so bessere
Ergebnisse erzielt werden, je früher die Silane oder Siliconate auf die frische Betonoberfläche aufgetragen
werden, nachdem diese mit einem Streichgerät wie es zum Abgleichen von Betonpflastersteinen Verwendung
Tindet, geglättet worden ist, wobei es besonders
vorteilhaft zu sein scheint, wenn die Silane oder Siliconate aufgetragen werden, während noch etwas
Oberflächenwasser auf dem Beton vorhanden ist
Die Menge der auf die Betonoberfläche aufgebrachten Siliconfeststoffe kann in weitem Bereich variieren.
So werden beispielsweise mit so geringen Mengen wie 15 g Siliconfeststoffe auf 9,29 m3 Betonoberflächen
bereits Verbesserungen erzielt Üblicherweise ist es jedoch vorteilhaft, mindestens 40 g Siliconfeststoffe auf
9,29 m2 Betonoberflächc aufzutragen. Das Aufbringen von mehr als etwa 100 g auf 9,29 m2 stört zwar nicht,
bringt aber im allgemeinen keine weiteren Vorteile und ist unwirtschaftlich.
Die Mitverwendung eines Mittels zur Kontrolle der Feuchtigkeit, um einen übermäßigen Verlust an
Feuchtigkeit durch Verdampfen während der Härtung des Betons zu verhindern ist zur Erzielung der
erfindungsgemäßen Vorteile nicht unbedingt erforderlich. Der Gebrauch derartiger Mittel ist jedoch zum
Erreichen der besten Ergebnisse vorteilhaft Als Mittel zur Kontrolle der Feuchtigkeit können beispielsweise
sogenannte zu Membranen härtende Verbindungen eingesetzt werden, worunter Harzlösungen zu verstehen
sind, die üblicherweise durch Aufsprühen auf die Betonobervläche, nachdem diese zugerichtet worden ist,
aufgebracht werden und die über der Betonoberfläche einen Film bilden, der die Geschwindigkeit der
Wasserverdampfung aus dem Beton kontrolliert Andere Mittel zur Kontrolle der Feuchtigkeit, die
üblicherweise Verwendung finden und daher auch im vorliegenden Fall eingesetzt werden können, sind
Plastikfilme oder -folien, Sackleinwand und Stroh, die alle dazu verwendet werden, um die frische Betonoberfläche
abzudecken.
Unabhängig von der Menge der Siliconfeststoffe, die auf die Betonoberfläche aufgetragen werden, und
unabhängig davon, ob die Organosiliciumverbindungen allein oder in Kombination mit der zu Membranen
härtenden Verbindung aufgebracht werden, muß die aufgetragene Menge des zu Menbranen härtenden
Mittels immer ausreichend sein, um einen Film auf der Oberfläche zu bilden.
In den folgenden Beispielen wurden die Betonoberflächen nach der von der »Portland Cement Association
and the U.S. Bureau of Public Roads« verwendeten Methode beurteilt, die von Verbeck und Mitarbeitern
in »Highway Research Board Bulletin 150« (1957), Seite 1 bis 13 beschrieben ist. Das Verfahren 2 dieser
Prüfung wurde mit folgenden Abänderungen durchgeführt: Als Probekörper wurden Platten mit 5,08 cm
Dicke und einer Oberfläche von 12,7 cm χ 22,86 cm verwendet. Die Platten wurden in geölte Holzformen
gegossen, und anstelle von Wasser wurde eine 2%ige Natriumchloridlösung verwendet
Die Gefrier- und Auftauzyklen wurden bei — 27°C bis + 270C durchgeführt. Die Platten wurden nach einer
Skala von 0 bis 10 wie folgt beurteilt:
0 = kein Abblättern
1 = geringes Abblättern an örtlich begrenzten
Stellen
2 = allgemeines, leichtes Abblättern
3 = mäßiges Abblättern an örtlich begrenzten
Stellen
4 = allgemeines, mäßiges Abblättern
5 = mäßiges, nachhaltiges Abblättern an örtlich
begrenzten Stellen
6 = allgemeines, mäßiges, nachhaltiges Abblät
tern
7 = nachhaltiges Abblättern an örtlich begrenz
ten Stellen
8 ■■- allgemeines, nachhaltiges Abblättern
9 = sehr nachhaltiges Abblättern an örtlich
begrenzten Stellen
10 = allgemeines, sehr nachhaltiges Abblättern.
10 = allgemeines, sehr nachhaltiges Abblättern.
Ein Porenbeton wurde in üblicher Weise hergestellt und zu Platten gegossen. Dieser Beton hatte einen
Rückfall von 5,08 cm, einen Luftgehalt von 6,2% und ein
Wasser-Zement-Verhältnis von 0,51. Die Oberflächen der Betonplatten wurden geglättet und 1 Stunde
stehengelassen. Dann wurde auf die Oberfläche eine wäßrige Lösung mit einem Siliconfeststoffgehalt von
5% in einer Menge von 3,791 auf jeweils 27,9 m2
aufgetragen. Die Ergebnisse der einzelnen Oberflächenbehandlungen sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Keine (zum Vergleich)
Nalriummonomethylsiliconat
H2NCH2CH2NH(CHz)JSi(OCHi)3
Beurteilung nach X Gefrier-Auftauzykien
5 10 20 40 60
4
0
0
0
0
6
4
2
4
2
Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß dieser Beton einen Rückfall von
6,35 cm, einen Luftgehalt, von 3,4% und ein Wasser-Zement-Verhältnis
von 0,50 hatte. Außerdem wurde ein handelsübliches Styrol-Butadienharz für die Bildung
einer Membran auf der Betonoberfläche verwendet, um einen übermäßigen Feuchtigkeitsverlust während der
Härtung des Betons zu verhindern, das im Gemisch mit dem Silan aufgetragen wurde. Die Ergebnisse der
einzelnen Oberflächenbehandlungen, die jeweils nach 49 Gefrier-Auftauzykien beurteilt wurden, sind in der
folgenden Tabelle zusammengestellt:
13,34 cm, einen Luftgehalt von 8,5% und ein Wasser-Beton-Verhältnis
von 0,5! hatte. Die Ergebnisse der einzelnen Oberflächenbehandlungen, die jeweils nach
47 Gefrier-Auftauzykien beurteilt wurden, sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Keine (zum Vergleich) 6
H2NCH2CH2NH(CH2)3Si(OCH3)3 3
Acetatsalz von 2
H2NCH2CH2NH(CH2)jSi(OCH3)3
(2'/2%ige wäßrige Lösung)
(2'/2%ige wäßrige Lösung)
H2NCH2CH2N H(CH2)3Si(OCH3)3 4
Harzmembrangemisch
Das Verfahren aus Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß dieser Beton einen Rückfall von
Keine (zum Vergleich) 5
H2NCH2CH2NH(CH2)3Si(OCH3)3 4
Acetatsalz von
H?NCH2CH2NH(CH2)3Si(OCH3)3 3
(2'/2%ige wäßrige Lösung)
H2NCH2CH2NH(CH2)3Si(OCH3)3 2
Harzmembrangemisch
Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß dieser Beton einen Rückfall von
7,30 cm, einen Luftgehalt von 5% und ein Wasser-Zement-Verhältnis von 0,43 hatte. Die Ergebnisse der
einzelnen Oberflächenbehandlungen sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
| Beurteilung | nach | 17 | X Gefrier- |
| Auftauzyklen | 4 | ||
| 5 | — | 21 | |
| _ | 0 | ||
| 4 | 0 | ||
| 0 | 0 | ||
| 0 | 0 |
Keine (zum Vergleich)
H2NCH2CH2NH(CH2)3Si(OCH3)2CH3 (zum Vergleich)
H2NCH2CH2NH(CH2J3Si(OCH3J3
C6HsSi(OCH3)3
Bei Einsatz folgender Silane an Stelle der im Beispiel I oder 2 verwendeten wurde ein Beton erhalten, der
praktisch ebenso widerstandsfähig gegen Abblättern und Absplittern war:
| 17 96 | 7 | 012 | 8 | H2NCH2CH2NHCH2CH(CH3)CH2Si(OCH3)., | war: | )3Si(OCH3)3 | |
| CH3Si(OCHj)3 | H2N(CHj)3Si(OQHj)3 | ||||||
| (A) | CH3Si(OCH2CH2OCH3 )3 | H2C=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3 | (A) Kaliummonoäthylsiliconat | ||||
| (B) | CH3Si(OCH2CH2OH)3 | O | (B) Lithiummonopropylsiliconat 45 | ||||
| (C) | CH3Si[OCH(CH3 )2]3 | / \ | |||||
| (D) | C4H9Si(OCHj)3 | II C PITf1IT /"Wf1TI ^ ^yICSCW \ | |||||
| (E) | C12H25Si(OCH3), | (C) Natnummonobutylsiliconat | |||||
| (F) | CH2=CHSi(OCHj)3 | F3CCH2CH2Si(OCH3)3 | (D) Cäsiummonomethylsiliconat | ||||
| (G) | Cl2C6H3Si(OCH3J3 | (E) Kaliummonomethylsiliconat ' | |||||
| (H) | HCl ■ H2NCH2CH2NH(CH2J3Si(OCH3)3 | ||||||
| (I) | O Il |
Praktisch die gleichen Ergebnisse wurden erzielt | |||||
| U) | (CH3O)2P-O-(CH2)3Si(OCH3)3 | wenn entweder eine zu Membranen härtende Verbin | |||||
| (HOCH2Ch2J2NCH2CH(OH)CH2O(CH2 | dung oder eine Polyäthylenfolie zur Kontrolle des | ||||||
| NC(CH2)3Si(NH2)3 | Feuchtigkeitsverlustes aus dem Beton mitverwende! | ||||||
| (K) | CH3Si(OOCCH3J3 | wurde. | |||||
| (L) | CH3Si[ON=C(CH3XC2H5)]3 | ||||||
| (M) | H2C=C(CH3)COO(CH2 J3SiCl3 | ||||||
| (N) | CH3CH2SCH2CH2Si(OCH3J3 | ||||||
| (O) | Beispiel 6 | ||||||
| (P) | folgender Siliconate anstelle des in | ||||||
| (Q) | Beispiel 1 verwendeten wurde ein Beton erhalten, der 40 | ||||||
| (R) | praktisch ebenso widerstandsfähig gegen Abblättern | ||||||
| (S) | und Absplittern | ||||||
| (T) | |||||||
| (U) | |||||||
| Bei Einsatz |
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von gegossenem Beton, dessen Oberfläche gegen Abblättern und
Absplittern widerstandsfähig ist, unter Mitverwendung von Organosiliciumverbindungea dadurch
gekennzeichnet, daß auf die Betonoberfläche innerhalb von etwa 2 Stunden, nachdem diese mit
einem Streichgerät geglättet worden ist. Silane der allgemeinen Formel QSiX 3 worin Q gegebenenfalls
substituierte Kohlenwasserstoffreste und X leicht hydrolysierbare Reste bedeuten, oder Alkalimetallmonoalkylsiliconate,
deren Alkylreste 1 bis 4 C-Atome enthalten, aufgetragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel zur Kontrolle des Feuchtigkeitsgehaltes mitverwendet werden, wobei jedoch die
Silane oder Siliconate nicht später als diese aufgetragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Silane solche verwendet
werden, worin Q Methyl-, Phenyl- oder Reste der Formeln
-(CH2)JNHCh2CH2NH2,
-CH2CH(CH3)CH2NHCH2CH2Nh2
oder das Acetatsalz des Restes der Formel
-(CH2)JNHCH2Ch2NK2
und X Methoxyreste bedeuten.
-CH2CH(CH3)CH2NHCH2CH2Nh2
oder das Acetatsalz des Restes der Formel
-(CH2)JNHCH2Ch2NK2
und X Methoxyreste bedeuten.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Siliconat Natriummonomethylsiliconat
verwendet wird.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US66060867A | 1967-08-15 | 1967-08-15 | |
| US66060867 | 1967-08-15 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1796012A1 DE1796012A1 (de) | 1972-01-13 |
| DE1796012B2 DE1796012B2 (de) | 1977-06-16 |
| DE1796012C3 true DE1796012C3 (de) | 1978-02-02 |
Family
ID=
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