DE4219680C2 - Verfahren zur Verkieselung und Hydrophobierung von Mauerwerk - Google Patents

Description

Auf Bauteile, wie Fundamente, Kellerwände, Untergeschosse, Behälterwände usw. kann Wasser in recht unterschiedlicher Weise einwirken. Um Schäden zu vermeiden und die Funktionstüchtig­ keit der Bauwerke zu erhalten, dichtet man gegen Feuchtigkeit und drückendes Wasser ab.

Ist die Abdichtung nicht mehr intakt, kommt es grundsätzlich zu Schädigungen an den Bauwer­ ken. Man kann die Schäden einteilen in mechanische, biologische und chemische Korrosion.

Zu den mechanischen Schäden rechnen Frost- und Salzsprengungen. Sie haben ihre Ursachen in Volumenvergrößerungen beim Gefrieren von Wasser bzw. beim Kristallisieren von Salzen.

Die biologischen Schädigungen sind zurückzuführen auf den Befall von Außen- und Innenwänden mit Mikroorganismen. Ein besonders bekanntes Beispiel dafür ist der Schimmelbefall in Gebäu­ deecken.

Unter chemischer Verwitterung versteht man in diesem Zusammenhang die Zerstörung von Bausubstanz durch die Aufnahme von aggressiven Stoffen, die im Bodenwasser gelöst sind.

Aufgenommen werden Wässer bzw. wäßrige Lösungen von Bauwerken nach unterschiedlichen Mechanismen; hier sind besonders wichtig: die kapillare Wasseraufnahme, die Wasseraufnahme durch Sicker- und drückendes Wasser, die hygroskopische Wasseraufnahme und die Kapillar­ kondensation.

Will man die Wasseraufnahme über diese Mechanismen unterbinden, so muß die Abdichtung (Isolierung) in voller Funktionstüchtigkeit geschaffen oder wieder hergestellt werden.

Als einfaches Verfahren, d. h. besonders preiswert und wirksam, wird heute die Verkieselung nach der Bohrlochmethode angewandt. Das Grundprinzip dieses Verfahrens ist in der Fach­ literatur mehrfach beschrieben (vgl. z. B.: H. Weber, Mauerfeuchtigkeit, expert-Verlag, 1988).

Bei dieser Methode zur Abdichtung von Bauwerken werden Bohrlöcher im Abstand von ca. 10 cm in das Mauerwerk getrieben und danach Wasserglas eingebracht.

Die Wasserglaslösung kann mittels Überdruck oder Normaldruck injiziert werden. Die Druckin­ jektion wird meist bei größeren Schäden durchgeführt, während kleinere Durchfeuchtungs­ schäden einfacher mit Spritzflaschen oder Handkannen saniert werden.

Die Wasserglaslösungen diffundieren aus dem Bohrloch in das umgebende Mauerwerk und bilden dort Kieselgel bzw. verbinden sich mit den Calcium- und Aluminiumverbindungen des Mauer­ werks zu unlöslichen Silikaten. Auf diese Weise entsteht eine wasserfeste Dichtungsschicht.

Ein modifiziertes Bohrlochverfahren zur Tiefensanierung von geschädigtem Beton ist in der DE- OS 36 35 253 beschrieben. Dazu wird in Bohrlöcher primär eine modifizierte Alkalisilikatlösung und sekundär eine Zement-Wasser-Schlämme mit Alkalisilikat oder Mörtelmischungen einge­ preßt. Die modifizierte Alkalisilikatlösung enthält u. a. Chromat, Kohlendioxid und Ethanol.

Die deutsche Patentschrift 27 55 304 beansprucht eine selbsthärtende anorganische Mischung, bestehend aus mindestens zwei getrennten Komponenten: A) Alkalisilikat als Bindemittel und B) einem Härter. Als Härterverbindungen werden u. a. Calciumsulfit und Calciumthiosulfat angege­ ben. Diesen selbsthärtenden Mischungen können Fasern als Versteifungsmaterialien mit Faserlän­ gen von 0,1 mm bis mehreren cm zugesetzt werden. Die stoffliche Zusammensetzung der Fasern wird nicht näher spezifiziert. Außerdem sind die Härterverbindungen an Luft nur bedingt lager­ fähig.

In der DE-OS 31 15 571 ist eine Baustoffmischung und ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen beschrieben. Diese Baustoffmischung enthält neben hydraulischen, anorganischen Bindemitteln organische oder anorganische Fasern in Längen von 0,2 bis 20 mm. Für die Bohrlochsanierung (Horizontalisolierung) ist die Mischung aber wegen der hohen Viskosität und der suspendierten Anteile ungeeignet. Carbonfasern werden nicht beansprucht.

Die DE-OS 40 26 648 beschreibt ein oberflächliches Versiegelungsmittel zum Beschichten von Beton- oder Schlackeblockwänden; es enthält lösliches Silikat, Wasser, bis zu 48 Gew.-% Ton, bis zu 93 Gew.-% Kalkstein und bis zu 0,3 Gew.-% organische Polymerfasern. Für das Bohrloch­ verfahren würden sich solche Mischungen nicht eignen, da Tone und Kalk das Eindringen der Natriumsilikatlösungen in die Kapillaren des Mauerwerks verhindern.

Grundsätzlich nachteilig an den bekanntgewordenen Bohrlochsanierungsflüssigkeiten ist die geringe Flexibilität der entstehenden Dichtungsschichten. Dies gilt auch für hydrophobierte Wasserglaslösungen. Aufgabe der dem Wasserglas zugesetzten Hydrophobierungsmittel (Siliko­ nate, Fettsäureverbindungen u. ä.) ist es, durch Kapillardepression das Eindringen von Wasser zu vermindern. Die Flexibilität und Rißbeständigkeit der Sperrschichten wäre andererseits aber besonders wichtig, um eine dauerhafte Abdichtung auch bei Vibrationen (hervorgerufen z. B. durch Pkw- und Lkw-Verkehr, Flugzeugerschütterungen usw.) oder bei geringen Bodensenkun­ gen zu gewährleisten.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, das an sich bekannte Bohrloch­ verfahren so weiterzuentwickeln, daß die bei der Anwendung entstehenden silikatischen Sperr­ schichten ihre nachteilige Sprödigkeit und Rißanfälligkeit verlieren.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Wasserglaslösungen mit Hydropho­ bierungsmitteln faserförmige Stoffe mit geringen Längenabmessungen zugesetzt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden den Wasserglaslösungen Carbonfasern (Kohlenstoff-Fasern) zugesetzt.

Die Gehalte der Wasserglaslösungen an Carbonfasern betragen nach einem weiteren Merkmal der Erfindung 10 bis 0,01 Massen-% und besonders bevorzugt 1 bis 0,01 Massen-%.

Wasserglaslösungen sind Kalium- und Natriumsilikate in wäßriger bzw. wäßrig-kolloidaler Lösung. Die Lösungen werden durch das Molverhältnis Siliciumdioxid zu Alkalimetalloxid oder mittels ihrer Dichten charakterisiert. Kaliwasserglas 30, z. B. enthält bei einer Dichte von ca. 1,25 kg/L 30% (m/m) Festglas bei einem Molverhältnis von etwa 4. Die Viskosität der Lösung beträgt ca. 8 mPa . s.

Alle Wasserglaslösungen reagieren stark alkalisch. Säuren, saure Salze und selbst Kohlensäure und Hydrogencarbonat setzen aus den Lösungen Kieselsäuren frei, die sich als Gel niederschlagen und mit den Komponenten im Mauerwerk weiterreagieren.

Für die erfindungsgemäßen Verkieselungsmittel werden bevorzugt Kaliwasserglaslösungen verwendet, da diese im Gegensatz zu den Natronwasserglaslösungen nicht zum Ausblühen neigen.

Als faserförmige Stoffe entsprechend Anspruch 1 dieser Erfindung kann man Glasfasern, syn­ thetische und natürliche Polymerfasern oder bevorzugt Carbonfasern verwenden.

Glasfasern sind schon lange bekannt und ihre Herstellung sowie Eigenschaften gehören zum Stand der Technik. Bevorzugt im Rahmen dieser Erfindung werden dünne (1-100 µm) und kurze (1-0,1 µm) Glasfasern eingesetzt. Diese Glasfasern verteilen sich in den Wasserglaslösungen und bilden bei der Ausbreitung im Mauerwerk Glasfaser-verstärkte Kieselgelschichten. Man erhält so gegen Erschütterungen und Senkungen stabile Dichtschichten.

Ein Nachteil der Glasfasern besteht darin, daß sich diese langsam in den Wasserglaslösungen auflösen oder zumindest angegriffen werden.

Carbonfasern weisen diese Nachteile nicht auf, und werden deshalb bevorzugt eingesetzt.

Carbonfasern, auch Kohlenstoff-Fasern oder Graphit-Fasern genannt, werden durch Pyrolyse von organischen Verbindungen gewonnen.

Carbonfasern sind bis zu Temperaturen von 2000°C bruchfest, viermal leichter als Stahl, korro­ sionsbeständig und elastisch. Die mittlere Zugfestigkeit liegt bei 2 bis 3 kN/mm², der entsprechen­ de E-Mmodul beträgt ca. 300 kN/mm².

Für das erfindungsgemäße Verkieselungsmittel werden den Wasserglaslösungen Carbonfasern in Mengenanteilen von 10 bis 0,01% zugesetzt. Die Länge der verwendeten Fasern kann in weiten Grenzen schwanken. Damit die Carbonfasern mit der Wasserglaslösung jedoch in die Haarrisse und Poren des Mauerwerks einsickern können, sollen die Carbonfasern 1 bis 2 mm Länge nicht überschreiten. Besonders bewährt haben sich Längen zwischen 1 und 0,05 mm.

Die bei der Bohrlochisolierung entstehenden Dichtungsschichten aus Kieselgel und Metallsilikaten werden durch die eingebetteten Carbonfasern zu flexiblen Sperrschichten umgewandelt, welche die nachteiligen Eigenschaften der reinen Wasserglasschichten, nämlich mangelnde Riß- und Dehnbeständigkeit, nicht mehr aufweisen. Die nach dem erfindungsgemäßen Bohrlochverfahren erzeugten Sperrschichten sind in vorteilhafter Weise gegen Mauerwerksdehnungen, Bodensen­ kungen oder -hebungen viel weniger anfällig als Dichtschichten auf Basis von reinem Wasserglas mit oder ohne Hydrophobierungsmittel.

Zur Herstellung der im Rahmen der vorliegenden Erfindung benutzten Wasserglaslösungen wird in einfacher Weise die abgewogene Menge Fasermaterial unter leichtem Rühren in die Wasser­ glaslösung eingebracht.

Die dabei entstehenden Suspensionen neigen zum langsamen Absetzen, sind sonst aber stabil. Durch Umschütteln oder Aufrührten, kürz vor der Verarbeitung, kann man aber leicht die Mischungen wieder homogenisieren und anwendungsfertig erhalten.

Beispiel 1:

In einer Kellermauer aus Vollziegel und mit unzureichender Horizontalisolierung wurde etwa 10 cm über dem Boden eine Lochreihe in einem Abstand von etwa 10 cm in die Mauer gebohrt; Tiefe der Bohrung 20 cm, Bohrlochwinkel, abfallend 30°. Über der ersten Bohrlochreihe wurde um ca. 5 cm versetzt eine zweite Lochreihe in das Mauerwerk gebohrt. Anschließend wurden die Bohrlöcher mit einem Staubsauger von Bohrstaub gereinigt.

In die Bohrlöcher wurden Platiktrichter gesteckt und aus einer Vorratskanne Verkieselungslösung eingefüllt. Diese Lösung wurde solange nachgefüllt, bis das Mauerwerk gesättigt war. Die dafür erforderliche Zeitdauer betrug 4 Tage.

Zum Abschluß der Sanierarbeiten wurden die Bohrlöcher mit Zementmörtel vollständig aufge­ füllt.

Die angewandte Verkieselungsflüssigkeit war folgendermaßen zusammengesetzt (in Massen­ anteilen):

Kaliwasserglas: 50% (Type 25)
Hydrophobierungsmittel: 1% (Kaliummethylsilikonat, gerechnet 100%ige Ware)
Carbonfasern: 1% (Länge 0,5-1 mm)
Rest: Wasser

Nach erfolgter Bohrlochsanierung wurde oberhalb der erneuerten Horizontalwassersperre über einen Beobachtungszeitraum von 12 Monaten keine Mauerdurchfeuchtung mehr beobachtet.

Beispiel 2:

Ein Mauerwerkskörper, 1 m lang und 1 m hoch, aus Vollziegeln und Mauermörtel (P1) wurde mit zwei übereinander liegenden Bohrlochreihen versehen; Bohrlochabstand 10 cm, Bohrlochtiefe 14 cm, Bohrlochwinkel, abfallend 25°, Abstand der Bohrlochreihen 15 cm. Nach dem Reinigen der Bohrlöcher wurden wiederverwendbare Sonden in den Bohrlöchern verankert; wo die Haftung nicht ausreichte, wurden die Sonden eingegipst.

Danach wurde die Verkieselungslösung, Zusammensetzung wie in Beispiel 1, mit einem Druck von 4 bar über eine Pumpe und Verteilerschläuche in die Bohrlöcher eingepreßt.

Die Imprägnierung wurde beendet, als Verkieselungsflüssigkeit durch die Fugen des Mauerwerks austrat. Die erforderliche Zeitdauer für die Verkieselung betrug in diesem Beispiel 3 Stunden.

Nach Sanierung wurden die Sonden entfernt und die Bohrlöcher mit Zementschlämme aufgefüllt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Verkieselung und Hydrophobierung von Mauerwerk nach der Bohrloch­ methode, bei dem in die Bohrlöcher eine Mischung bestehend aus Wasserglaslösung, Hydrophobierungsmittel und faserförmigen Stoffen eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischung Carbonfasern in Mengen von 10 bis 0,01% verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischung Carbonfasern in Mengen von 1 bis 0,01% verwendet werden.