EP3157888A1 - Verfahren und dichtschicht zum veredeln von werkstoffen - Google Patents

Verfahren und dichtschicht zum veredeln von werkstoffen

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EP3157888A1
EP3157888A1 EP15737998.3A EP15737998A EP3157888A1 EP 3157888 A1 EP3157888 A1 EP 3157888A1 EP 15737998 A EP15737998 A EP 15737998A EP 3157888 A1 EP3157888 A1 EP 3157888A1
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EP
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mixture
materials
cracks
crack
glass
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Withdrawn
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EP15737998.3A
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Jörg RATHENOW
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    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to a method for refining of materials, as well as a sealing layer produced by the method for refining a material, in particular a mineral, polymeric or metallic material.
  • This method or this sealing layer is suitable not only for refining of removed materials but also for the secure sealing of materials, such as concrete, steel or wood, provided that the materials have at least one crack.
  • refining is understood to mean the pure refining of materials without cracks but also refining, then sealing, of materials having at least one crack.
  • the method or sealant layer of this invention enables a safe, environmentally sound seal of materials and serves to increase the resistance of the materials to environmental influences, such as e.g. thermal stress, mechanical stress, chemical attack, water entry, corrosion and dehydration.
  • environmental influences such as e.g. thermal stress, mechanical stress, chemical attack, water entry, corrosion and dehydration.
  • the process allows the safe sealing of materials that have cracks in order to ensure the resistance of the materials to such environmental influences despite cracking.
  • the method according to the invention or the sealing layer according to the invention can be used for new construction and for renovation purposes of different materials.
  • a sealing and corrosion protection of water systems can be achieved by the present inventive method.
  • this mainly means LAU plants (facilities for storage, filling and transhipment) and HBV plants (plants for production, treatment and use) which, according to the WHG (Water Resources Act), deal with water-polluting substances be so constructed and so constructed, maintained, operated and decommissioned that a detrimental change in the characteristics of bodies of water can not be obtained.
  • WHG Water Resources Act
  • the basic requirements contained in the WHG on the handling of substances hazardous to water will in future be regulated in a uniform national ordinance on facilities for the handling of substances hazardous to water (AwSV, formerly VAUwS).
  • AwSV will replace the previous 16 plant regulations (VAwS) of the individual federal states and thus achieve a nationwide uniform level of protection in the field of plant-related water protection - which amounts to a fundamental change in water protection.
  • VAwS 16 plant regulations
  • the present inventive method or the present sealing layer according to the invention is suitable for meeting the current and future requirements and standards of the respective regulations for securing installations, in particular when they handle the handling of water-polluting substances. This is done by the inventive refining of materials, which are rehabilitated in the case of finishing in terms of a seal.
  • Concretes such as WU (impermeable to water) concrete according to the DAfStB guideline (German Committee for Reinforced Concrete) for LAU and HBV systems, cracked construction) exhibit material fatigue, erosion or corrosion of the material and cracks in the material after a certain period of use.
  • the crack width (ie “calculated value of the crack width") is an important parameter which, as a rule, must not exceed a crack width of 0.2 mm to 0.1 mm
  • a cracked construction of LAU and HBV systems results in a leaking and impermanence of the material for liquids, which can also lead to the corrosion of underlying steel reinforcements (eg reinforced concrete), even smaller cracks, which do not have to go through the entire wall thickness
  • the aim is often not to prevent the formation of cracks, but merely to limit the crack widths to harmless values in the used state.
  • EP0173873 describes a hydraulically setting system with continuous, targeted fiber introduction for the continuous production of fiber concrete slabs.
  • EP 1876153 describes a liquid and relatively easy to process UHPC (English, ultra high performance concrete) with Stahlfaserièreischung.
  • the system is also hydraulically hardening.
  • WO02090073 discloses a loose fiber admixture in the concrete, however, wherein an inhomogeneous fiber distribution in the resulting matrix is formed and the chemical resistance is given only up to about pH 3. Also, the resulting matrix has other disadvantageous properties, sometimes a relatively high porosity. Most currently used materials are based on hydraulically hardening cement systems. The addition of water to such hydraulically curing systems such as Portland cement clinker (CEM I) rapid hydration is achieved in the needle-shaped calcium silicate hydrate (CSH) crystals grow, which condense by physical entanglement. When using Portland cement clinker (CEM I), there is the additional disadvantage that about 25% of the binder matrix as Ca (OH) 2
  • Binders such as mortars and cement-based concretes (usually Portland cement) show little chemical resistance when in contact with acidic media.
  • in pipelines and structures for the treatment of liquids (eg industrial or urban sewer) damage occurs in connection with an insufficient acid resistance. This is due, among other things, to biogenic sulfuric acid corrosion, which leads to extremely low pH values at the contact surface of the material, which severely attacks the material.
  • polymeric sealing layers are usually characterized by a relatively poor adhesion, especially on wet ground or when backwaters.
  • such polymeric sealing layers usually have only low temperature stability up to a maximum of 150 ° C and show a relatively low stability to organic acids, alkalis,
  • water glasses have been used as a silicon alkaline primer for the impregnation of porous building materials, but due to their limited resistance to water, they still had to be subsequently protected by cement mortar or organic coatings. Furthermore, such impregnations can not be used at high degrees of moisture penetration in the subsurface of the porous building materials.
  • JP20091 32603 describes a method of reducing the decay of concretes.
  • a coating of resin eg acrylic resin
  • water glass is applied to the concrete to make it more resistant to cold and frost and to protect against the entry of water.
  • the coating hardens with C0 2 from the air, so it is not suitable for concretes with a high degree of humidity, which allow only a small gas exchange.
  • a driving rain outside can cause C0 2 partially washed out before the reaction can take place and the water glass can not cure effectively.
  • the coating contains no complexing agent, so that the water glass abruptly with Ca (OH) 2 of the concrete matrix reacts and so a high penetration depth of the coating in the concrete is not possible.
  • coating as described in JP2009132603 can no longer be used to revise coated surfaces using conventional methods of preparation, since certain ments (such as epoxy resins [2K epoxy] or cement mortar) can no longer adhere to the treated surface.
  • certain ments such as epoxy resins [2K epoxy] or cement mortar
  • the sealing layer applied according to the invention during the process should have excellent adhesion to the material. It should be sealed by means of the method of the present invention existing cracks in materials. At the same time, the method or the sealing layer should increase the corrosion resistance of the finished material and serve the fire protection and also the wear protection. Furthermore, by the method, a thermal insulation effect can be generated (eg by the introduction of air or lightweight aggregates) or a good thermal conductivity can be achieved (eg by the incorporation of highly conductive additives such as graphite, carbon fibers or carbon nanotubes).
  • the method or the sealing layer according to the invention should be carried out or produced by means of such components which can be applied to the material and thereby ensure a high penetration depth into the material. This is intended to achieve a mechanical and chemical solidification of the material.
  • a material refined according to the invention should also have good adhesion and thus enable adhesion to subsequently applied coatings.
  • a method for refining of materials wherein the following steps are carried out: mixing of potassium or lithium water glass with a water glass hardener and a
  • a sealing layer for refining a material, in particular a mineral, polymeric or metallic substrate, which is produced by a method according to the present invention.
  • the sealing layer comprises a silicate binder matrix and the binder matrix comprises a liquid inorganic binder and a latent hydraulic binder in stoichiometric amount, wherein the latent hydraulic binder is activated with the inorganic binder alkaline, and the sealing layer of the liquid inorganic binder is cured.
  • the sealing layer according to the invention is preferably the cured, and more preferably the mixture applied and cured on the material according to the method of the invention.
  • the material to which the is applied according to the method according to the invention may be non-cracked or have at least one crack.
  • the method thus serves both the pure finishing of the material, if this is not cracked, or the sealing of a material with cracks.
  • the aspect of prevention of the formation of (further) cracks also plays a role here.
  • An advantage of this method is a good penetration depth and uniform reaction of the mixture in and with the material.
  • a sealing of cracks which has the material.
  • the mixture of the present invention also serves as anti-soiling protection for the material.
  • the method according to the invention particularly advantageously achieves a sealing layer according to the invention.
  • This can in particular be applied preventively or as a remedial measure on substrates or materials and seal them against cracks in the substrate or the materials.
  • the present method is also carried out with materials that have no cracks. In this case, it is a refinement of the material to make it more resistant to environmental influences and to prevent cracking.
  • the sealing layer according to the invention should be applied preventively to prevent cracking.
  • the present method is also carried out with materials having at least one crack. In such a case, it is the sealing of the existing cracks to restore the integrity of the material and to make it resistant to environmental influences. The present method can therefore be used to seal existing cracks and thus to repair the material.
  • the term "material” as used herein is intended to mean, in particular, a substrate to be treated with the method according to the invention, to which the sealing layer according to the invention is to be applied. It should also be understood that both in cracks having substrates or materials, as well as substrates or materials that have no cracks, the sealing layer of the invention advantageously prevents the penetration of water pollutants into the groundwater, in particular sustainable dense and resistant is. It should be understood that, especially in the event of an accident, usually high temperatures prevail (fire, high-temperature stored hazardous substances, high process temperatures, etc.).
  • the sealing layer according to the invention is temperature-resistant and can advantageously prevent penetration of water-polluting substances into the groundwater even in such extreme situations.
  • a sealing layer according to the invention is characterized by a particularly good adhesion to concrete and steel, forms substantially no cracks, is stress-free, temperature-stable, and seamless, and thus relatively low maintenance.
  • the sealing layer of the invention is characterized by a relatively high resistance to acids, alkalis, solvents, temperature and
  • the sealing layer according to the invention can also be applied to damp, dusty substrates or backwaters.
  • the method is particularly suitable for materials such as mineral, polymeric or metallic substrates.
  • a material or substrate may in particular be selected from the group consisting of in-situ concrete, precast concrete elements, new construction, renovation, masonry, stones.
  • the method according to the invention may comprise, in particular, a pretreatment of the substrate, such as, for example, predrying with warm air, cleaning by high pressure water jetting, grinding or milling, or the like.
  • a material or substrate may in particular be selected from the group comprising black steel and stainless steel.
  • the method according to the invention may in particular comprise a pretreatment of the substrate, such as, for example, the preceding roughening, for example by sandblasting, for example with a surface roughness of 75 m.
  • the method according to the invention may in particular comprise a pretreatment of the substrate, such as the preceding application of organically bound primers or coatings, the spreading with quartz sand.
  • the method according to the invention may comprise a pretreatment comprising the melting down of adhesive substrates such as, for example, glass or carbon fiber fabrics (so-called single-sintering) or scarfing.
  • adhesive substrates such as, for example, glass or carbon fiber fabrics (so-called single-sintering) or scarfing.
  • An integration is advantageously carried out on quartz sand scattering or primer.
  • the material preferably concrete, reinforced concrete, steel, any metal or metal alloy, wood, ceramic, glass or glass fiber reinforced plastic or a mixture of one or more of these materials.
  • the refining of the material with the mixture according to the invention has a high density and durability with excellent environmental compatibility. Furthermore, the temperature resistance, the chemical resistance, the corrosion resistance, the fire resistance and the wear protection of the material are increased. This is caused by a deep penetration of the mixture into the material. The material is thereby mechanically and chemically solidified. In particular, low-strength materials can be solidified. In the case of concrete and / or reinforced concrete, by applying the mixture according to the invention higher adhesion values and a chemical concrete compaction are achieved.
  • the mixture according to the invention is highly temperature-resistant and is both high (at most 1350 ° C.) and stable at low temperatures (maximum to - 273, 15 ° C.). This is caused by a high degree of crystallization of the mixture, as well as a low or absent Kapillarporostician the hardened mixture.
  • the mixture according to the invention is suitable as an intermediate layer and can provide a good bond to possibly subsequently applied coatings (eg cement, polymer coatings and / or silicate coatings).
  • it may be necessary, after the application of the mixture for example, to apply further mortar to the finished material in order to reprofile it.
  • the inventive, silicate Sprinkle coating with quartz sand to better bond to subsequent layers.
  • materials refers to building materials of all kinds, in particular mineral, polymeric or metallic substrates, for example selected but not limited to concrete, reinforced concrete,
  • the mixture of the present invention comprises a primer with lithium or potassium waterglass.
  • the waterglass may serve especially as an inorganic binder in the mixture.
  • Water glasses may be in solution, preferably aqueous solution, or in powder form. More specifically, the mixture according to the invention can comprise water glass both from a one-component product (1 k) with powdered waterglass and from a two-component product (2 k) with liquid waterglass component.
  • the method of the invention may include, during or prior to the mixing step, a step of mixing the waterglass component.
  • the method may comprise a step of mixing powdered waterglass (1k) with water and / or powder component (2k) with liquid waterglass component. It should be understood in this context that preferably the ready-to-use mixture is produced on the spot immediately before the application of the mixture due to the relatively short pot life on a material.
  • the mixture according to the invention further comprises a waterglass hardener, which reliably realizes the reaction even at high degrees of moisture penetration.
  • a waterglass hardener according to the method of the invention, it is possible to use substances which are suitable for advantageously minimizing the processing time of the mixture and / or the hardening of the mixture relative to the sealing layer in a catalyst-controlled manner.
  • the water glass hardener is in an amount of 0.2 to 99.9%, preferably in an amount of 0.2 to 40 wt .-%, more preferably in an amount of 2 to 10 wt .-%, more preferably in one Amount of 4 to 10 wt .-% and particularly preferably in an amount of 4.5 to 10 wt .-%, based on the total mixture, in the mixture before.
  • the water glass hardener is an organic acid, an inorganic compound, especially inorganic acid, a phosphate or a polyphosphate salt, or a mixture of two or more of these substances.
  • the water glass hardener is phosphoric acid, glycolic acid, ascorbic acid, tartaric acid, succinic acid, citric acid, silicic acid, boric acid, magnesium silicofluoride, phosphate hardener (phosfate or polyphosphate salt), sodium trichloroacetate, aluminum phosphate, aluminum polyphosphate,
  • One or more waterglass hardeners can be used in very flexible amounts, namely of at least 0.1% by weight, at least 0.2% by weight, at least 0.5% by weight, at least 1.0% by weight. %, at least 5.0 wt%, at least 10 wt%, at least 15 wt%, at least 20 wt%, at least 25 wt%, and up to upper limits of up to 99 wt% , based on the mixture.
  • at least 2% by weight of waterglass hardener are preferably present in the mixture and likewise preferably at most 10% by weight.
  • a preferred range for the amount of water glass hardener, from 2 to 6 wt%, based on the total mixture is another preferred range.
  • the water glass hardener is a calcium donor.
  • a Kaizumspender is preferably selected from the group comprising Compkalkhydrat, calcium hydroxide, calcium chloride or Portland cement clinker.
  • the water glass hardener is aluminum phosphate, ascorbic acid or a mixture of these substances. With respect to the amounts in the case where the waterglass hardener is aluminum phosphate, ascorbic acid or a mixture of these substances, the amounts are as stated above, namely of at least 0.2 wt .-% and up to upper limits of up to 99 wt .-%, based on the mix.
  • At least 2% by weight of said special waterglass hardener is present in the mixture and likewise preferably at most 10% by weight.
  • 2 to 10% by weight is a preferred range for the amount of waterglass hardener (aluminum phosphate, ascorbic acid or a mixture of these substances) mentioned here.
  • 2 to 6 wt .-%, based on the total mixture, is another preferred range.
  • the mixture contains as water glass hardener 0.2 to 99.9 wt .-%, preferably 0.2 to 2 wt .-% glycolic acid and / or 0.2 to 99.9 wt. -%, preferably 0.2 to 2 wt .-% ascorbic acid and / or 0.2 to 99.9 wt .-%, preferably 0.2 to 2 wt .-% sodium trichloroacetate and / or 0.2 to 99 , 9 wt .-%, preferably 2 to 10 wt .-% of a phosphate, preferably 2 to 8 wt .-% aluminum phosphates.
  • the curing rate can be adjusted by the acid content and the strength of the acid. Strong acids can accelerate the curing and weak acids lead to a longer curing time.
  • the water glass hardener based on the total mixture comprises 0.2-3 wt .-%, glycolic acid, 0.2-3 wt .-%, ascorbic acid, 0, 1-3 wt .-%, sodium trichloroacetate.
  • aluminum phosphates it is possible to use all known aluminum phosphates comprising aluminum orthophosphate, aluminum metaphosphate and / or aluminum polyphosphate and also their modifications.
  • the waterglass hardener comprises 1-15% by weight, phosphorus hardener, more preferably 1-9% by weight, aluminum phosphate or aluminum polyphosphate, based on the entire mixture.
  • the added amount of water glass hardener can be used to control the rate of curing of the mixture. Since the present water glass based mixture is substantially cured by the addition of the water glass hardener, the amount of water glass hardener can be adjusted to the given conditions such as temperature or humidity.
  • the mixture according to the invention may also comprise accelerators and / or retarding agents, which are preferably selected from the group comprising alkaline earth or alkali metal salts, for example lithium carbonate, Sodium sulfate, lithium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium sulfate, potassium hydroxide, potassium carbonate, potassium sulfate, lithium silicate, magnesium silicate, or the like.
  • accelerators and / or retarding agents which are preferably selected from the group comprising alkaline earth or alkali metal salts, for example lithium carbonate, Sodium sulfate, lithium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium sulfate, potassium hydroxide, potassium carbonate, potassium sulfate, lithium silicate, magnesium silicate, or the like.
  • the mixture to be applied according to the method of the invention further comprises a complexing agent. This prevents unwanted side reactions between the water glass, the Wasserglashmaschineter and the material. This occurs in particular when the material is concrete and / or reinforced concrete and calcium ions cause the disruptive side reactions.
  • a complexing agent This prevents unwanted side reactions between the water glass, the Wasserglashmaschineter and the material. This occurs in particular when the material is concrete and / or reinforced concrete and calcium ions cause the disruptive side reactions.
  • Complexing agent can be advantageously used to prevent in particular the disturbing reaction with, for example, calcium ions and thus, in particular, the finishing at temperatures just above the freezing point, such as at temperatures in the range of 0 to 10 ° C, for example, take place within a day. It should be understood in this context that free or liberated calcium ions interfere with the curing of the sealing layer or general cementitious systems. Therefore, according to the present invention, they are complexed by the complexing agent, preferably by polyvalent metal ions, and thus are advantageously removed from the equilibrium of the reaction occurring in the present process.
  • the present inventors have surprisingly found that especially in cementitious materials, a chemical reaction with the free or released Ca (OH) 2 of the cement matrix is possible in an advantageous manner, so that a monolithic adhesive bond with the Density layer is formed and thus a solidification of low-strength cementitious substrates by means of the method or the sealing layer according to the invention is achieved.
  • the process according to the invention therefore particularly preferably further comprises a chemical reaction of free and / or released Ca (OH) 2 with the complexing agent. This is particularly advantageous when the sealing layer according to the invention or the method according to the present invention is to be applied or applied to such a cementitious material.
  • the acidic water glass hardener such as phosphoric acid or aluminum oxide
  • a silica eg H 2 Si0 3
  • Water itself does not participate in the curing reaction. It is merely used as a solvent or slurry. Therefore, the mixture can be used even at elevated temperatures, namely, even if more water evaporates from the mixture, since the curing is not dependent on water. In some cases, it can even be considered an advantage if the water evaporates faster, as this water resistance, sealing and curing can be achieved.
  • a component of the mixture of the present invention is a complexing agent.
  • Complexing agents are substances which, together with metal ions, in particular with polyvalent metal ions, form a metal complex and thus complex the metal ions. Therefore, be
  • Complexing agents also referred to as complexing agents. Especially preferred
  • Complexing agents are chelating agents, as these usually form more stable complexes.
  • the mixture of the present invention comprises a complexing agent capable of complexing calcium ions.
  • the complexing agent is selected from ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), hexametaphosphonate, oxalate, citrate, iminodisuccinate salt and / or zeolite.
  • EDTA ethylenediaminetetraacetic acid
  • hexametaphosphonate hexametaphosphonate
  • oxalate citrate
  • iminodisuccinate salt / or zeolite.
  • the complexing agent is in an amount of less than 10 wt .-%, preferably less than 1 wt .-%, more preferably in an amount of 0.05 to 0.8 wt .-%, more preferably in an amount of 0.1 to 0.7 wt.%, even more preferably in an amount of 0.3 to 0.7 wt.%, even more preferably in an amount of 0.3 to 0.6 wt.%, and most preferably in in an amount of 0.4 to 0.6 wt .-% as a proportion of Mixture before.
  • Levels of more than 1% by weight may be applicable if it is necessary to expect particularly high calcium ion contents in the use of the mixture, for example when using very hard water.
  • the use of very hard water (hardness> 3, corresponds to a value of> 3.8 mmol total hardness / liter) is according to the invention, although not preferred, but nevertheless possible by the use of higher amounts of the complexing agent.
  • the complexing agent is preferably provided in the process according to the invention as a powder or powder mixture.
  • the complexing agent is present in amounts of at least 0.2 wt .-%. In an exception, amounts of up to 99.9% by weight, based on the mixture, of the mixture are present as the upper limit.
  • the mixture according to the invention can be processed in a wide temperature range and leads to highly chemical-resistant products, which are also water-impermeable even for pressurized water up to 5 bar. With the mixture of the present invention, it is possible to form a dense lattice by targeted crystallization. This cured mixture is so resistant that even a thin layer of about 2 to 3 mm against water pressure of 5 bar is impermeable to water, and is therefore particularly suitable for chemical resistant and watertight lining of pipes, tanks, reservoirs and the like.
  • the inventive method is after mixing of potassium or lithium waterglass with a waterglass hardener, and a complexing agent in Water, the prepared mixture applied to a material.
  • the mixture preferably the mixture, optionally after a step of mixing the water glass, and applied to the surface of the material.
  • the inventive mixture is according to the present inventive method particularly preferably by means of liquid spraying (with and without air), spatulas, dipping, brushing, rolling, knife coating, spraying, spinning, pumping, injection molding, dry and wet spraying, vacuum infiltration, injecting, in particular injection and without pressure support, pressing, in particular crack pressing, tassel, trowel or casting, pouring / pumping, in particular self-leveling or by means of similar methods on and / or in the material up and / or introduced.
  • a defined amount of the mixture can be applied to the surface of the material with a doctor blade or toothed strip and / or, if necessary, the applied mixture can be smoothed or bled.
  • the method may comprise a post-treatment of the mixture by means of water glass for sealing and cleaning (pore filler).
  • the method according to the invention is used for sealing cracks.
  • one or more cracks having a crack width of up to 300 ⁇ m are sealed off by the method according to the invention, more preferably up to 200 ⁇ m, and particularly preferably up to 100 ⁇ m.
  • cracks having a crack width of at least 100 ⁇ m, preferably at least 200 ⁇ m, more preferably at least 300 ⁇ m, are sealed by the method according to the invention.
  • the filler is an inorganic binder, in particular a latent hydraulic or pozzolanic binder.
  • Inorganic binders are preferably selected from microsilica, silica fume, kieselguhr, fly ash, trass, tuff, limestone, brick dust, oil shale, kaolin, granulated blastfurnace and / or fly ash. Particular preference is given to It is the filler, which is added to the mixture according to the invention, an inorganic binder, preferably a latent hydraulic binder, more preferably granulated blast or fly ash or a mixture of these substances. Cracks up to 100 ⁇ be sealed in the process according to the invention preferably without the addition of further fillers to the mixture according to the invention.
  • Cracks from a crack width of 100 ⁇ or> 100 ⁇ are sealed by the process according to the invention by adding fillers to the mixture according to the invention, wherein the fillers of the mixture are added before the application of the mixture. It is also conceivable that the filler or fillers are first applied to the material in order to penetrate into the cracks, and then the application of the mixture takes place. In this case, the mixture itself may also contain fillers, but it can also be applied without fillers.
  • Fillers include inert or reactive fillers.
  • quartz sand and / or other inert and / or reactive fillers or mixtures of these substances which are preferably selected from rubber granules, PE, PP, atactic PE or PE, liquid polymer dispersions or pulverulent polymers such as Pure acrylate, styrene acrylate, polyurethane, latex or rubber, granulated blastfurnace, microsilica, slag, fly ash, trass flour, clay, oil shale, glass.
  • the mixture according to the invention may additionally or alternatively be admixed with one or more fillers selected from quartz flour, mica, kaolin, Al 2 O 3 , barite, fluorspar, Al (OH) 2 .
  • the filler to which the mixture according to the invention is added is quartz sand, granulated slag, fly ash or a mixture of these substances.
  • fillers e.g. Granulated blastfurnace slag, microsilica, slag, fly ash, trass flour, brick dust, oil shale or glass also make it possible to reprofile the material being processed.
  • a gas, in particular air is added to the mixture according to the invention as filler.
  • Gas, especially air, as Filler may be advantageous in terms of thermal insulation properties and / or chemical stability as a filler.
  • gas, in particular air can be added as a filler to the mixture in the form of foam.
  • foam can be prepared by first water with an alkali-stable surfactant and then admixed with the mixture, in particular underlined, this foam.
  • lightweight aggregates such as expanded glass, or hollow glass spheres or aerogels can be admixed.
  • foam and light fillers can be added.
  • Fillers can already the mixture in a dry state, ie before the addition of
  • Water be added.
  • fillers may be added to the dry mix as a dry mortar or on-site as a site mix (e.g., screed). After addition of water, the mixture according to the invention is then used in the process according to the invention.
  • Fillers as used herein, are the mixture of the invention
  • fillers which are preferably selected from metal powder, graphite, conductive fibers and carbon nanotubes are suitable for this purpose. Additionally or alternatively, fillers are preferably added to the mixture according to the invention in order to improve the electrical conductivity. In particular, electrical conductivity may be achieved by the incorporation of fillers, preferably in the form of conductive fibers (e.g., carbon fibers), carbon black, graphite, metal powders, or other conductive materials (e.g., Minatec). Additionally or alternatively, fillers are preferably added to the mixture according to the invention in order to improve the thermal insulation. This can be done by adding fillers
  • fillers are preferably added to the blend of the invention to improve skid resistance and wear resistance. This can be achieved by the sprinkling or incorporation of fillers, preferably in the form of slip-resistant materials or Hard materials such as quartz sand, silicon carbide, pumice, basalt or Korunth be achieved in the still moist mixture.
  • fillers are preferably added to the blend of the invention to improve slip properties.
  • slip additives such as molybdenum sulfite, graphite or boron nitride can be added to the mixture to improve the sliding properties.
  • fillers, as used herein are preferably added to the blend of the invention to optimize the hydrophobizing agent.
  • the surface may be rendered hydrophobic or oleophobic by paraffins, silicones, silanes or fluorosilanes or other hydrophobicizing agents.
  • fillers, as used herein are preferably added to the blend of the present invention to enhance its appearance.
  • the color, the smell, or the appearance of the coating can be improved by the admixture of, for example, pigments, jewelry grain.
  • the resulting sealing layer can be visually improved by a step of the aftertreatment, for example, grinding of the grain and if necessary polishing to a high gloss.
  • a terrazzo optic can be achieved.
  • silica sand and glass as fillers advantageous properties, since they are very chemical and up to 600 ° Tempe- raturbestopathy, inexpensive and beneficial in recycling recyclables.
  • the filler is a fiber material.
  • the added fibers may include various materials such as glass, stone, paper, wood, cellulose, polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate, aramid, carbon, nylon, iron, steel, titanium, gold, silver, molybdenum, tungsten, Include niobium, etc.
  • the fibers of the fiber material may also comprise mixtures of fibers of different materials.
  • the fibers of the fibrous material may be particularly advantageous as hollow fibers, in loose form, as filaments, fabrics, scrims, knits, mesh, mesh, nonwoven fabric, in broken, cut, chopped or ground form, both long and short, thick and thin Fibers can be used.
  • a fiber reinforcement of the sealing layer can be achieved particularly advantageously.
  • the fiber can be in the form of a grid, woven fabric, nonwoven, cut fibers, hollow fibers, nanotubes or other geometries.
  • the fibers can be admixed in a dry mortar mixture, blended locally in a construction site mixture, or metered directly into the injection process as cut fibers.
  • the fabrics or scrims may be submitted dry, applied to the material with the mixture, or placed in the still fresh mixture applied to the material.
  • a crack-distributing effect can be achieved particularly advantageously. In this case, a crack-distributing effect of at least 0.2 mm to 1.2 mm is advantageous (thermally or dynamically active cracks).
  • a preferred fiber length of the fibers of the fiber material is 1 m to 10 nm, preferably 0.1-100 cm, more preferably 0.5-25 cm, and the preferred fiber diameter is 1 m to 10 nm, preferably 0.01 to 5 mm, particularly preferably 0.1 -2mm.
  • the choice of fibers depends strongly on the properties of the material to be achieved. The present inventor has recognized, however, that with too long fibers selected the processing difficult and fiber breaks occur more frequently. Also thinner fibers allow a higher packing density.
  • the proportion of the fibers in the mixture according to the invention is preferably at least 0.001 wt .-% or at least 0.5 wt .-% or at least 4 wt .-% or at least 9 wt .-%.
  • the proportion of fibers can be selected particularly advantageously, inter alia, depending on the surface or on the degree of comminution of the fiber matrix.
  • the method comprises a step of providing a crack distribution layer or the sealing layer comprises a crack distribution layer.
  • the method according to the invention can comprise a step of priming and / or providing glass foam plates for this purpose.
  • plates can be adhered to the surface of the material after surface preparation with the mixture according to the invention, virtually as a putty, or by means of other suitable adhesive over the entire surface or selectively, and the joint joints are particularly advantageous already closed.
  • the filler is a latent-hydraulic binder, preferably selected from granulated blastfurnace and / or fly ash.
  • latent-hydraulic binder preferably selected from granulated blastfurnace and / or fly ash.
  • the latent-hydraulic binder is added as a filler of the mixture in the process according to the invention in a stoichiometric amount in relation to the water glass. In this case, the addition takes place in particular after determination and depending on the reactive groups of the latent-hydraulic binder.
  • the present invention makes use of the fact that by providing a potassium or lithium water glass and a latently hydraulic binder, a sealing layer in the form of a silicate binder matrix can be achieved, which has particularly advantageous properties.
  • a sealing layer according to the invention based on the alkaline activation of latent hydraulic binders such as blastfurnace slag or fly ash with water glass.
  • the sealing layer thus obtained is three-dimensionally crosslinked and hardens quasi as a monocrystal from the liquid mixture, which comprises as a filler, the latent hydraulic binder, substantially stress and crack-free.
  • such a sealing layer can cure as a nearly monocrystal or monocrystal.
  • a single crystal or monocrystal as used herein preferably refers to a macroscopic crystal whose building blocks (atoms, ions or molecules) form a continuous, uniform, homogeneous crystal lattice. This distinguishes monocrystals from polycrystalline aggregates or amorphous substances. Since such a sealing layer does not have a continuous capillary porosity, it does not provide a settlement basis for microorganisms, in particular since there is no stored moisture as substrate, and is thus micobiologically stable without biocides having to be used.
  • the sealing layer is watertight and therefore ideally suited as a dense and resistant sealing layer for water-polluting substances such as acids, lyes or solvents, radioactive radiation, waste, especially at high or low temperatures.
  • the water glass present in the mixture also provides an excellent bond to the material, in particular in the form of a mineral or metallic substrate, and also leads to a very good integration of possible further fillers.
  • a particular advantage of such a sealing layer according to the invention is the high mechanical and chemical stability to acids, alkalis, solvents, weathering and temperatures of up to -273 and up to +1.450 ° C.
  • the application of such a sealing layer can therefore be done advantageously both in new construction and in the renovation of wall, floor and / or ceiling / roofs.
  • a sealing layer according to the invention in the mixture in the process according to the invention a latent hydraulic binder, preferably in stoichiometric amount to the water glass, is added, a silicate Binder matrix comprises, wherein the latent-hydraulic binder is activated with the inorganic binder alkaline, and the sealing layer is cured from the mixture.
  • the silicate binder matrix is a Si0 2 matrix.
  • the latent-hydraulic binder as filler of the mixture in the process according to the invention in stoichiometric amount in relation to the water glass and in particular the reactive groups of the latent hydraulic binder, in such a case, the stoichiometry for targeted control of a CSH phase , eg C 2 S 3 H 5 , used.
  • a CSH phase eg C 2 S 3 H 5
  • Alkali-silicate mortar an amorphous silicate gel (Si0 2 x nH 2 0) in the hardened matrix of the binder.
  • These alkali silicates also known as hydrogels, are resistant to all inorganic and organic acids, with the exception of hydrofluoric acid, in contrast to cement-bound building materials.
  • the method according to the invention comprises a step of determining the reactive groups of the latent hydraulic binder, which are suitable for alkaline activation of the latent hydraulic binder with the water glass, and more preferably incorporating into the mixture of an amount of latent hydraulic binder with a Number of reactive groups sufficient to advantageously prevent formation of CA (OH) 2 .
  • the defined CSH phase is selected according to the desired properties and added stoichiometrically to the missing reaction partners.
  • a resulting Si0 2 matrix of the sealing layer then comprises, for example, the water glass used and latent hydraulic binders.
  • the silicate binder matrix is a calcium silicate hydrate (CSH) matrix.
  • Such a calcium silicate hydrate (CSH) matrix may be, for example, a cementitious or latent-hydraulic binder matrix in which the formation of Ca (OH) 2 is likewise ensured by the use of the latent-hydraulic binder as filler of the mixture in the process according to the invention stoichiometric amount in relation to the water glass and in particular the reactive groups of the latent hydraulic binder is added.
  • the CSH optimized systems by means of optimizing the constituents with regard to their chemical reactivity in the most exact stoichiometry, ie the exact molar ratio, the latent-hydraulic binder is added to the mixture according to the invention, so that the optimum possible calcium silicate hydrate formed becomes.
  • an undesirable Ca (OH) 2 exclusion is particularly advantageously avoided by the selected stoichiometry.
  • Such embodiments of the inventive method or the sealing layer according to the present invention, in which a latent hydraulic binder is added show the advantage that by activating the latent hydraulic binding properties of the latent hydraulic binder, such as granulated or fly ash, through the Mixture with water glass, when using reaction amounts according to the available, latent-hydraulic reactivity according to the exact stoichiometry of the desired calcium silicate hydrate (CSH) missing individual components (essentially silicate in the form of water glass) can be dosed.
  • the latent hydraulic binder such as granulated or fly ash
  • the inventive method produces from the preferably aqueous binder solution quasi CSH single crystals, the dense and especially three-dimensional network, stress-free, inorganic and only cure with minimal shrinkage.
  • the thus formed, binder matrix structures in the sealing layer and / or method according to the invention are highly resistant to moisture, acids, bases, solvents and abrasion and weathering.
  • the water glass in addition, an excellent adhesion to the substrate or an excellent embedding of possibly admixed aggregates or fillers can be achieved.
  • this inorganic ceramic is suspended on a flexible, organic element and thus gets a crack-bridging effect.
  • static or "static” cracks are due to immovable Crackers characterized and often arise due to inherent, construction-related material constraints. If the forces that are caused by the internal material constraints exceed the tensile strength of the building material, cracks in the material occur, which usually lead to a relaxation or to a reduction of the internal material constraints.
  • dynamic cracks are characterized by moving crack edges, ie the cracks are subject to a variation of the crack width.
  • Dynamic cracks often arise from external influences, such as thermal stress or physical stress (eg used or committed areas). These cracks can continue to grow and expand. Both types of crack are sealed differently, closed and / or bridged. Static cracks can usually be closed "force-locked" (eg by crack injection, ie filling of the crack), ie the cracks do not have to be decoupled before the crack closure, whereas dynamic cracks should be closed in a stretchable way, ie these cracks must occur or decoupling when the crack is closed, in order to avoid creating additional material tensions in the machined material and to prevent or prevent the formation of further cracks, in the case of static cracks which still have internal material constraints and stresses in the material however, decoupling of the crack or cracks may also be necessary. In a further preferred embodiment, the present method is applied when one or more cracks undergo a variation in crack width, in which case decoupling of the crack becomes necessary but also for di e sealing static cracks necessary.
  • a seal of the crack or a crack bridging and / or decoupling takes place through the use of decoupling strips.
  • the crack or cracks after the optional application of the invention provided with a decoupling strip then further concrete and / or mortar is applied and the resulting surface refined again with the mixture according to the invention.
  • Decoupling strips do not adhere or only on one side, preferably on the material and preferably consist of organic tapes, bitumen, glass foam, corrugated cardboard, metals such as aluminum or other materials.
  • the material is provided before the application of the mixture partially or completely with a foam plate or a foam glass plate to decouple the crack.
  • the crack or cracks after the optional application of the mixture according to the invention with a foam plate or a foam glass plate is provided, then further concrete and / or mortar is applied and the resulting surface refined with the mixture of the invention.
  • the material is provided partially or completely before the application of the mixture according to the invention with one or more fabric mats, fiber mats, non-woven mats with good crack bridging for the distribution of forces in the following material to decouple the crack or cracks ,
  • the crack or cracks after the optional application of the mixture according to the invention with one or more fabric mats, fiber mats, non-woven mats provided, then further concrete and / or mortar is applied and the resulting surface refined with the mixture of the invention
  • the fiber mat comprises a carbon fiber fabric.
  • one or more of the abovementioned measures selected from the application of a decoupling strip, a foam plate or a foam glass plate and / or a fabric mat, fiber mat and / or non-woven mat, are combined with one another.
  • the sealed material is additionally coated with a honeycomb material (honeycomb structure, honeycomb structure), for example a corrugated cardboard, impregnated with the mixture according to the invention applied sealed material.
  • a honeycomb material honeycomb structure, honeycomb structure
  • the honeycomb-like material is again provided with a layer of mortar and refined again with the mixture according to the invention. This creates a working cavity between the sealed material and the mortar layer, which can serve to decouple the material or a crack or more cracks.
  • the decoupling from the substrate can be achieved by inserting separating strips, e.g. Polymeric webs, the primer with flexible primers e.g. Polymer coatings, flexible sealant slurries, polymer modification with liquid or solid polymeric materials, e.g. Acrylic dispersions, polyurethanes, rubber or other plastics, the installation of glass foam panels or foam concrete or the blowing or mixing of air (foam) into the sealing layer.
  • separating strips e.g. Polymeric webs
  • the primer with flexible primers e.g. Polymer coatings, flexible sealant slurries, polymer modification with liquid or solid polymeric materials, e.g. Acrylic dispersions, polyurethanes, rubber or other plastics, the installation of glass foam panels or foam concrete or the blowing or mixing of air (foam) into the sealing layer.
  • polymeric primers such as e.g. Epoxy resin primer can be used with quartz sand scattering, in particular to produce an adhesive bond to polymeric substrates.
  • Such polymeric primers are preferably sprinkled with quartz sand or the like to improve the bond with the subsequent mineral system.
  • the method according to the invention for refining a material comprises in one embodiment, preferably in step b), the application of the mixture to a material, a step of the composite structure.
  • a typical connection structure can, for example, be designed as follows:
  • a primer to the material, in particular in the form of a low-viscosity priming resin, preferably based on PMMA (fast drying, tolerates residual moisture in the substrate, removes dust with excellent substrate wetting, high chemical resistance); optional spreading of the surface, eg directly with quartz sand.
  • the scattering can be done wholly or partially, and / or a step of further construction for decoupling.
  • the step of the further construction for decoupling may include, for example:
  • a highly elastic intermediate layer eg based on PMMA.
  • Such an elastic layer preferably has a thickness of at least 2 mm.
  • the highly elastic intermediate layer in combination with a Glasmaschinef lake, for example, with a 300g / m 2 Glasmaschinef dock applied to the material.
  • the method according to the invention can additionally comprise a step of overcoating, for example with flexible grout, preferably based on PMMA with quartz sand scattering for optimum adhesion for the following silicate coating.
  • the resulting layer is applied from the flexible grout having a thickness of at least 3 mm.
  • an underground consolidation by impregnation with water glass can take place, whereby at the same time a solidification of immature substrates can be achieved.
  • adhesion is preferably achieved by suitable materials (for example silica sand scattering) or bonded directly to purely silicate systems.
  • perforated plates made of metal or wood can also be built into the ground, in order, for. Non-positively connecting cracks or serving as peel gauges to meet very precise height specifications (e.g., for high bay warehouse floors).
  • the silicate mortars may also be used for bonding metal perforated plates, in order to seal them e.g. to be used as a connector for wooden constructions.
  • the silicate mortars of the invention can be made flexible, e.g. by adding acrylate dispersions.
  • connection plates can then also be connected to wooden intermediate plates to absorb the movement from the ground, for example in dynamic cracks.
  • the silicate coupling then takes place via another set of connecting plates, so that a sandwich construction is created (eg concrete, steel connecting plates, wooden intermediate plate, steel connecting plates, silicate sealing layer).
  • the sealing layer has an impregnation.
  • Subsequent protection can be achieved by the application of water-glass impregnations with subsequent scratch filling with pure silicate fillers (cement-free).
  • the cheaper CSH optimized material can be used in a larger layer thickness for reprofiling and static load capacity and the highly resistant, expensive silicate material can be used as a thin-layer surface protection system with maximum chemical resistance.
  • a polymer-based impregnation with additional hydrophobization or oleophobization can be applied as a protection against soiling.
  • the particular material used creates a flexibility of the finishing layer on the material. This flexibility makes it possible to decouple the forces acting on the material or the crack or cracks in the material, and possibly on layers applied thereto, by increasing the distance or surface on which these forces act. As a result, forces acting on a point are distributed over a larger distance or area and thus minimized, since the dynamic crack energy of a working crack is absorbed by the overlying material. In addition, with dynamic cracks a
  • the inventive method and the sealing layer according to the invention in particular offers advantages in refining of materials and offers a high density and durability of the material with excellent environmental performance.
  • an undesired penetration of liquid protected surfaces, in particular mineral or metallic materials can be achieved particularly advantageous.
  • the sealing layer according to the invention can be used in particular as anticorrosive coating, sealing slurries, WHG sealing layers, reprofiling layers, in hydraulic structures, wastewater structures, chemical, pharmaceutical or Pertochemischen industrial structures, hospitals, kindergartens, in the food industry, agriculture or all acidic precast concrete or Moldings such as concrete sewage pipes, slot channels, manhole rings.
  • the method according to the invention or the sealing layer can be used for crack filling of concrete, in particular in concrete tanks for tank farms.
  • the concrete matrix often shows crack formation, eg due to drying (static cracks) or thermal stress (dynamic cracks, high temperature, eg in the storage tanks, to changing temperatures of the concrete tank).
  • such concrete sealing layers must not show any cracks, which is why refinement with the present method of remediation is particularly suitable.
  • the crack filling in cracked concrete substrates is an important application of the present invention, which can be perfectly realized with the materials of the invention.
  • the penetrating into the concrete substrate water glass can produce excellent adhesion to the concrete substrate.
  • the crack repair can also be carried out conventionally by crack compression before the actual coating with the mixtures according to the invention.
  • dense and highly chemical-resistant sealing layers can also be achieved by means of fiber-reinforced coating with the mixture according to the invention, in accordance with the Water Resources Act and hygiene ordinances.
  • An additional decoupling from the ground can also improve the crack widths, which can be compensated as much as possible.
  • high-temperature corrosion protection especially in heavy industry (coking plant, iron and steel production), power plants, waste incineration As well as in the metal-producing or processing industry, the mixture according to the invention or sealing layer offers advantages.
  • the sealing layer according to the invention crystallizes stress-free on the surface of the material, and is characterized by a relatively high voltage freedom and thermal shock stability, preferably up to 1 .400 ° C, corresponding to the melting point of the blast furnace sand, from.
  • a special aspect is the eluate-proof encapsulation of liquid, metallic, inorganic or even organic materials for use, storage disposal or transport.
  • radiation-absorbing materials for example lead granulate, metal granules, Barithsand, etc.
  • a three-dimensionally crosslinked matrix is particularly preferably produced by the process according to the invention, which is pressure-water-tight and highly resistant to temperature and chemical attack (room temperature curing ceramics) and is therefore safely included in the eluate.
  • the result is a liquid that can be easily applied to concrete substrates and penetrates deep into the concrete matrix.
  • cracks can be sealed up to a crack width of 0.3 mm. It creates a glassy surface after drying.
  • the compressive strength of the concrete is measured after 7 days of drying with a Schmidt hammer and increases from 40 N / m 2 to 48 N / mm 2 after impregnation (mean values from 32 individual measurements).
  • Example 1 50 g of the liquid from Example 1 is mixed with 50 g of finely ground blastfurnace slag powder and mixed to give a slurry. This mixture is painted as a scratch coat on cracked concrete, which was previously impregnated with 200g / m 2 of the liquid of Example 1 (wet on wet) and dried for 7 days. Before and after the scratch filling, the water absorption is determined using a Karsten test tube. Before the treatment, the water absorption is not measurable, since the water immediately escapes through the crack. After the treatment, the water absorption is less than 0.1 ml per minute and cm 2 .
  • the features of the present invention disclosed in the foregoing description and claims may be essential both individually and in any combination for practicing the invention in its various embodiments.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Veredeln von Werkstoffen. Dieses Verfahren eignet sich nicht nur zum Veredeln von umgerissenen Werkstoffen sondern auch zum sicheren Abdichten von Werkstoffen, wie Beton, Stahl oder Holz, sofern die Werkstoffe mindestens einen Riss aufweisen. Erfindungsgemäß wird demnach unter dem Begriff Veredeln das reine Veredeln von Werkstoffen ohne Risse aber auch das Veredeln, dann genannt Abdichten, von Werkstoffen mit mindestens einem Riss verstanden. Das Verfahren dieser Erfindung ermöglicht eine sichere, umweltverträgliche Abdichtung von Werkstoffen und dient der Erhöhung der Beständigkeit der Werkstoffe gegen Umwelteinflüsse, wie z.B. thermische Belastung, mechanische Beanspruchung, chemische Angriffe, Wassereintrag, Korrosion und Austrocknung. Zusätzlich ermöglicht das Verfahren das sichere Abdichten von Werkstoffen, die Risse aufweisen, um die Beständigkeit der Werkstoffe gegen solche Umwelteinflüsse trotz Rissbildung zu gewährleisten.

Description

Verfahren und Dichtschicht zum Veredeln von Werkstoffen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Veredeln von Werkstoffen, sowie eine nach dem Verfahren hergestellte Dichtschicht zum Veredeln eines Werkstoffs, insbesondere eines mineralischen, polymeren oder metallischen Werkstoffs. Dieses Verfahren bzw. diese Dichtschicht eignet sich nicht nur zum Veredeln von umgerissenen Werkstoffen sondern auch zum sicheren Abdichten von Werkstoffen, wie Beton, Stahl oder Holz, sofern die Werkstoffe mindestens einen Riss aufweisen. Erfindungsgemäß wird demnach unter dem Begriff Veredeln das reine Veredeln von Werkstoffen ohne Risse aber auch das Veredeln, dann genannt Abdichten, von Werkstoffen mit mindestens einem Riss verstanden.
Das Verfahren bzw. die Dichtschicht dieser Erfindung ermöglicht eine sichere, umweltverträgliche Abdichtung von Werkstoffen und dient der Erhöhung der Beständigkeit der Werkstoffe gegen Umwelteinflüsse, wie z.B. thermische Belastung, mechanische Beanspruchung, chemische Angriffe, Wassereintrag, Korrosion und Austrocknung. Zusätzlich ermöglicht das Verfahren das sichere Abdichten von Werkstoffen, die Risse aufweisen, um die Beständigkeit der Werkstoffe gegen solche Umwelteinflüsse trotz Rissbildung zu gewährleisten.
Stand der Technik
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Dichtschicht kann für den Neubau und für Sanierungszwecke von verschiedenen Werkstoffen angewendet werden. Insbesondere eine Abdichtung und Korrosionsschutz von Wasseranlagen können durch das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren erzielt werden. Damit sind nach VAwS (Anlagenverordnung wassergefährdende Stoffe) vor allem LAU-Anlagen (Anlagen zum Lagern, Abfüllen und Umschlagen) und HBV-Anlagen (Anlagen zum Herstellen, Behandeln und Verwenden) gemeint, die nach dem WHG (Wasserhaushaltsgesetz) zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen so beschaffen sein und so errichtet, unterhalten, betrieben und stillgelegt werden müssen, dass eine nachteilige Veränderung der Eigenschaften von Gewässern nicht zu besorgen ist. Unter anderem muss dabei gewährleistet sein, dass Anlagen und Anlagenteile, in denen sich wasser- gefährdende Stoffe befinden, den mechanischen, chemischen und thermischen Bean- spruchungen standhalten. Sie müssen also während der gesamten Betriebsdauer dicht sein und bleiben, so dass keine wassergefährdenden Stoffe auslaufen.
Die im WHG enthaltenen Grundsatzanforderungen an den Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (§§ 62 und 63) werden künftig in einer bundesweit einheitlichen Ver- Ordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (AwSV, früher VAUwS) geregelt. Diese neue AwSV wird die bisherigen 16 Anlagenverordnungen (VAwS) der einzelnen Bundesländer ablösen und damit ein bundesweit einheitliches Schutzniveau auf dem Gebiet des anlagenbezogenen Gewässerschutzes erreichen - was einem grundlegenden Umbruch im Gewässerschutz gleichkommt. Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren bzw. die vorliegende erfindungsgemäße Dichtschicht ist geeignet, den bisherigen und zukünftigen Ansprüchen und Standards der jeweiligen Verordnungen zur Sicherung von Anlagen, insbesondere dann, wenn diese den Umgang mit wassergefährdenden Stoffen pflegen, zu genügen. Dies geschieht durch die erfindungsgemäße Veredelung von Werkstoffen, wobei diese im Falle der Veredelung im Sinne einer Abdichtung saniert werden.
Betone (wie z.B. WU (Wasserundurchlässiger) Beton nach DAfStB Richtlinie (Deutscher Ausschuss für Stahlbeton) für LAU und HBV Anlagen, gerissene Bauweise) weisen nach einer gewissen Nutzungsdauer Materialermüdungen, einen Abtrag bzw. eine Korrosion des Materials, sowie Risse im Material auf. Beim Feuchtetransport, bzw. beim Durchtritt von Wasser in flüssiger Form ist vor allem die Rissbreite (i.e.„Rechenwert der Rissbreite") ein maßgeblicher Parameter, der in der Regel eine Rissbreite 0,2 mm bis 0,1 mm nicht überschreiten darf. Insbesondere bei einer gerissenen Bauweise von LAU und HBV Anlagen ergibt sich eine Undichtigkeit und Unbeständigkeit des Materials für Flüssigkeiten, die auch zur Korrosion von unterliegenden Stahlarmierun- gen (z.B. bei Stahlbeton) führen kann. Schon kleinere Risse, die nicht durch die ganze Wandstärke hindurchgehen müssen, können einen Durchtritt von Flüssigkeit zur Folge haben. In der Praxis wird dabei oft nicht die Verhinderung der Entstehung von Rissen angestrebt, sondern lediglich auf die Begrenzung der Rissbreiten auf unschädliche Werte im Gebrauchtzustand abgestellt. EP0173873 beschreibt ein hydraulisch abbindendes System mit kontinuierlicher, gezielter Fasereinbringung zur kontinuierlichen Produktion von Faserbetonplatten.
EP 1876153 beschreibt ein flüssig und relativ leicht verarbeitbarer UHPC (engl, ultra high performace concrete) mit Stahlfaserbeimischung. Das System ist ebenfalls hyd- raulisch härtend.
WO02090073 offenbart eine lose Faserbeimischung im Beton, wobei jedoch eine inhomogene Faserverteilung in der resultierenden Matrix entsteht und die Chemikalienbeständigkeit nur bis etwa pH 3 gegeben ist. Ebenfalls weißt die resultierende Matrix weitere nachteilige Eigenschaften, mitunter eine relativ hohe Porosität, auf. Die meisten derzeit verbauten Werkstoffe basieren auf hydraulisch härtenden Zementsystemen. Dabei wird durch den Zusatz von Wasser zu solchen hydraulisch härtenden Systemen wie z.B. Portlandzementklinker (CEM I) eine rasche Hydratation erreicht, bei der nadeiförmige Calcium-Silikat-Hydrat (CSH)-Kristalle wachsen, die sich durch physikalisches Verhaken verdichten. Bei Einsatz von Portlandzementklinker (CEM I), besteht zusätzlich der Nachteil, dass ca. 25% der Bindemittelmatrix als Ca(OH)2
(Calziumhydroxid) anfällt, dass als starke Base für die schlechte Säurebeständigkeit der zementären Bindemittelmatrix verantwortlich ist. Weiterhin härten diese hydraulischen Systeme durch physikalisches Verhaken von CSH-Phasen (Calzium-Silikat- Phasen) mit hohem Anteil von Kapillarporosität, die zu einer erhöhten Wasseraufnah- me führt. Diese Wasseraufnahme ist idealer Nährboden für Mikroorganismen, die biogene Schwefelsäure produzieren können (Säurekorrosion) und führt zudem im Winter zu Frost-Tau-Abplatzungen. Für flüssigkeitsundurchlässige Betonbauteile (WU- Beton) sind daher große Trockenschichtstärken notwendig. Weiterhin ist der Trock- nungsprozess dieser hydraulisch abbindenden Zementsysteme durch Hydratation mit einer hohen Wärmentwicklung verbunden, so dass die so induzierten thermischen Spannungen leicht zu Schrumpf und Rissen führen. Dieser Prozess wird durch das Verdunsten des Anmachwassers weiter unterstützt. Zur Begrenzung dieser Rissbreiten, z.B. für wasserundurchlässige Betonbauteile wird bisher Beton üblicherweise mit Stahlarmierung in der Rissbreite begrenzt. Mit Stahlarmierung kann jedoch nur eine Rissbreite von maximal 0,2mm eingestellt werden. Außerdem neigt die eingebaute Stahlarmierung zu Korrosion. Bisherige Lösungen haben versucht durch einen hohen Anteil Stahlarmierung (Fa. Ducon, Erfinder Stephan Hauser, EP 21 82139 (verlorene Schalung durch Spachtelmasse) und WO0123685 (Matten mit Siebfunktion oder Matten mit eingebauter Grobkornstruktur, unten Feinanteil, oben Grobkornstruktur) eine deutliche Verringerung dieser Rissbreiten zu erreichen und eine selbsttragende Konstruktion über dem möglicherweise geschädigten Untergrund aufzubauen. Dieses System ist aber sehr aufwendig, dickschichtig, teuer und löst die Probleme der Kapillarporosität und leichten Angreifbarkeit gegen Säuren nicht und ist ein mechanisch hoch gespanntes System. Eine derartige Stahlarmierung ist jedoch zudem relativ schwer, teuer und neigt wie oben beschrieben zu Korrosion, die mit starker Volumenvergrößerung einhergeht und insbesondere zu Abplatzungen führen kann.
Wenn in dieser Beschreibung von gerissener Bauweise die Rede ist, so ist damit eine Bauweise für Beton gemeint, die sich auf den Werkstoff Stahlbeton bezieht, d.h. ein Verbundwerkstoff umfassend die Komponenten Beton und Stahl. Rissüberbrückende Sanierungslösungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, so wird in WO2009049571 ein Bauelement beschreiben, dass aus einer aus Zement und Betonzuschlagsmaterial bestehenden Schicht, in die eine Bewehrungsmatte (aus Draht) eingebettet ist und eine weitere Schicht aus vergussfähigem, aushärtbarem oder abbindungsfähigem Material besteht, wobei die Schichten durch Verankerungselemen- te miteinander verankert sind. Ein solches Bauelement sorgt jedoch nicht für eine ausreichende Dichtigkeit und Beständigkeit gegenüber Flüssigkeiten und kann, da es sich um eine gerissene Bauweise handelt, und somit bei Rissbildung zu einer Korrosion der Stahlarmierungen führen kann.
Bindemittel wie Mörtel und Betone auf Zementbasis (i.d.R. Portlandzement) zeigen nur eine geringe chemische Beständigkeit wenn Sie in Kontakt mit sauren Medien kommen. Insbesondere in Rohrleitungen und Bauwerken zur Behandlung von Flüssigkeiten (z.B. bei industriellen oder städtebaulichen Abwasserkanälen) treten Schäden im Zusammenhang mit einer unzureichenden Säurebeständigkeit auf. Dies ist u.a. auf biogene Schwefelsäurekorrosion zurückzuführen, die an der Kontaktfläche des Werk- Stoffs zu extrem niedrigen pH-Werten führt, wodurch der Werkstoff stark angegriffen wird. Ebenfalls bekannt sind polymere Dichtschichten. Diese zeichnen sich jedoch üblicherweise durch eine relativ schlechte Haftung, insbesondere auf feuchtem Untergrund oder bei rückseitiger Durchfeuchtung, aus. Darüber hinaus weisen derartige polymere Dichtschichten üblicherweise nur geringe Temperaturstabilität bis maximal 150°C auf und zeigen eine relativ geringe Stabilität gegenüber organischer Säuren, Laugen,
Lösemittel, und Bewitterung (Alterung). Schließlich enthalten derartige polymere Dichtschichten häufig umweit- und gesundheitsbedenkliche Rohstoffe.
Bisher wurden Wassergläser als siliziumalkalische Grundierung für die Imprägnierung für poröse Baustoffe eingesetzt, mussten aber aufgrund ihrer begrenzten Beständigkeit gegen Wasser noch nachträglich durch Zementmörtel oder organische Beschichtungen geschützt werden. Weiterhin können derartige Imprägnierungen nicht bei hohen Durch- feuchtungsgraden im Untergrund der porösen Baustoffe eingesetzt werden.
Übliche Wasserglasbinder zeigen darüber hinaus zwar im Kontakt mit starken Säuren eine gute Beständigkeit. Probleme ergeben sich jedoch für unmodifizierte Wasserglas- binder bei einer Belastung mit schwachen Säuren, neutralen und alkalischen Medien. Die Verfestigung von unmodifizierten wasserglasbasierten Bindemitteln erfolgt grundsätzlich durch Dehydratation, was eine unzureichende chemische Beständigkeit gegen alkalische bis schwachsaure Medien nach sich zieht.
In JP20091 32603 wird ein Verfahren zur Verminderung des Verfalls von Betonen beschrieben. Dabei wird eine Beschichtung aus Harz (z.B. Acrylharz) und Wasserglas auf den Beton aufgebracht, um ihn gegen Kälteeinwirkungen und Frost haltbarer zu machen und gegen den Eintrag von Wasser zu schützen. Die Beschichtung härtet mit C02 aus der Luft aus, daher eignet sie sich nicht für Betone mit einem hohen Durch- feuchtungsgrad, die nur einen geringen Gasaustausch zulassen. Ebenso kann ein Schlagregen im Außenbereich bewirken, dass C02 teilwiese ausgewaschen wird, bevor die Reaktion erfolgen kann und das Wasserglas nicht mehr effektiv aushärten kann. Auch enthält die Beschichtung kein Komplexierungsmittel, so dass das Wasserglas schlagartig mit Ca(OH)2 der Betonmatrix reagiert und so eine hohe Eindringtiefe der Beschichtung in den Beton nicht möglich ist. Durch eine Beschichtung, wie sie in JP2009132603 beschrieben ist, können beschichtete Flächen zudem nicht mehr mit konventionellen Überarbeitungsmethoden überarbeitet werden, da bestimmte Grundie- rungen (wie z.B. Epoxyharze [2K Epoxy] oder Zementmörtel) nicht mehr auf der behandelten Oberfläche haften können. Ebenso ist die beschriebene
Polymerbeschichtung bei einer rückseitigen Durchfeuchtung des Betons (insbesondere bei gerissener Bauweise) nicht beständig. Dies hat eine schlechte Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit zur Folge und führt zu ungewollten Materialeinträgen in die Umwelt. Insbesondere Epoxyharze sind gesundheitsgefährdend und haften nicht auf verkieselten Oberflächen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Möglichkeit bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile überwindet. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Veredeln von Werkstoffen bereitzustellen, mit dem eine hohe Dichtigkeit und Beständigkeit des Werkstoffes bei ausgezeichneter Umweltverträglichkeit erzielt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine gegen ein ungewolltes Eindringen von Flüssigkeit geschützte Oberfläche, insbesondere mineralischer oder metallischer Werkstoffe, zu erreichen. Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Dichtschicht zur Veredelung von Werkstoffen, insbesondere von mineralischen oder metallischen Untergründen bereitzustellen, insbesondere basierend auf einer silikatischen Bindemittelmatrix, bei der bevorzugt der ungewollte Austritt von Calziumhydroxid reduziert und/oder weitestgehend vermieden wird. Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch die Gegenstände der Patentansprüche gelöst. Insbesondere werden die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben gelöst durch ein Verfahren zum Veredeln eines Werkstoffs nach Anspruch 1 und durch eine Dichtschicht nach Anspruch 25. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass Merkmale und Vorteile, die im Zusammenhang mit einer erfindungsgemäßen Dichtschicht beschrieben werden auch Merkmale und Vorteile eines erfindungsgemäßen Verfahrens sein können, und umgekehrt. Die erfindungsgemäß während des Veredeins aufgebrachte Dichtschicht soll eine ausgezeichnete Haftung auf dem Werkstoff aufweisen. Es sollen mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bestehende Risse in Werkstoffen abgedichtet werden. Gleichzeitig soll das Verfahren bzw. die Dichtschicht die Korrosionsbeständigkeit des veredelten Werksstoffes erhöhen und dem Brandschutz und ferner dem Verschleißschutz dienen. Weiterhin kann durch das Verfahren auch eine thermische Isolationswirkung erzeugt werden (z.B. durch das Einbringen von Luft oder Leichtzuschlagstoffen) oder eine gute thermische Leitfähigkeit erreicht werden (z.B. durch das Einmischen von hoch leitfähigen Zuschlagstoffen wie z.B. Graphit, Kohlefasern oder Carbon- Nanotubes). Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Dichtschicht soll mittels solcher Komponenten durchgeführt bzw. hergestellt werden, die auf den Werkstoff aufgetragen werden können und dabei eine hohe Eindringtiefe in den Werkstoff sicherstellen. Damit soll eine mechanische und chemische Verfestigung des Werkstoffs erzielt werden. Ein erfindungsgemäß veredelter Werkstoff soll ferner eine gute Haftung aufweisen und somit einen Haftverbund zu nachfolgend aufgebrachten Beschichtungen ermöglichen.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Veredeln von Werkstoffen bereitgestellt, wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden: Mischen von Kalium- oder Lithium-Wasserglas mit einem Wasserglashärter und einem
Komplexierungsmittel in Wasser, Aufbringen der Mischung auf einen Werkstoff. Erfindungsgemäß wird in einem zweiten Aspekt eine Dichtschicht zum Veredeln eines Werkstoffs, insbesondere eines mineralischen, polymeren oder metallischen Untergrunds, bereitgestellt, die hergestellt ist nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei umfasst bevorzugterweise die Dichtschicht eine silikatische Bindemittelmatrix und die Bindemittelmatrix umfasst ein flüssiges anorganisches Bindemittel und ein latent-hydraulisches Bindemittel in stöchiometrischer Menge, wobei das latenthydraulischen Bindemittel mit dem anorganischen Bindemittel alkalisch aktiviert ist, und die Dichtschicht aus dem flüssigen anorganischen Bindemittel ausgehärtet ist. Es soll verstanden werden, dass die erfindungsgemäße Dichtschicht bevorzugt die ausgehärtete, und mehrbevorzugt die auf dem Werkstoff gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachte und ausgehärtete Mischung ist. Der Werkstoff, auf den die Mi- schung gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgebracht wird, kann ungerissen sein oder mindestens einen Riss aufweisen. Das Verfahren dient somit sowohl der reinen Veredelung des Werkstoffes, sofern dieser ungerissen ist, oder der Abdichtung eines Werkstoffes mit Rissen. Dabei spielt auch der Aspekt der Prävention der Entste- hung von (weiteren) Rissen eine Rolle.
Ein Vorteil dieses Verfahrens ist eine gute Eindringtiefe und gleichmäßige Ausreaktion der Mischung in den und mit dem Werkstoff. Insbesondere bei gerissenen Werkstoffen kann anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Abdichtung von Rissen, die der Werkstoff aufweist, erreicht werden. Die Mischung der vorliegenden Erfindung dient zudem als Anschmutzungsschutz für den Werkstoff.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird besonders vorteilhaft eine erfindungsgemäße Dichtschicht erreicht. Diese kann insbesondere präventiv oder als Sanierungsmaßnahme auf Untergründe bzw. Werkstoffe aufgebracht werden und diese gegen Risse im Untergrund bzw. des Werkstoffe abdichten. In einer bevorzugten Ausfüh- rungsform der vorliegenden Erfindung wird das vorliegende Verfahren auch mit Werkstoffen durchgeführt, die keine Risse aufweisen. In diesem Fall handelt es sich um eine Veredelung des Werkstoffes, um ihn gegen Umwelteinflüsse beständiger zu machen und um Rissbildung zu vermeiden. Mit anderen Worten soll die erfindungsgemäße Dichtschicht präventiv zur Vermeidung von Rissbildung aufgebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das vorliegende Verfahren auch mit Werkstoffen durchgeführt, die mindestens einen Riss aufweisen. In einem solchen Fall handelt es sich um die Abdichtung der bestehenden Risse, um die Integrität des Werkstoffes wieder herzustellen und ihn gegen Umwelteinflüsse beständig zu machen. Das vorliegende Verfahren kann also eingesetzt werden, um bestehen- de Risse abzudichten und damit um den Werkstoff zu reparieren.
Es soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass der Begriff „Werkstoff" wie hierin verwendet, insbesondere einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnden Untergrund meinen soll, auf den die erfindungsgemäße Dichtschicht aufgebracht werden soll. Es soll auch verstanden werden, dass sowohl bei Risse aufweisenden Untergründen bzw. Werkstoffen, als auch bei Untergründen bzw. Werkstoffen, die keine Risse aufweisen, die erfindungsgemäße Dichtschicht vorteilhaft das Eindringen von wassergefährdenden Stoffen in das Grundwasser verhindert, indem sie insbesondere nachhaltig dicht und beständig ist. Es soll verstanden werden, dass insbesondere im Havariefall üblicherweise hohe Temperaturen (Brand, bei hohen Temperaturen gelagerte Gefahrstoffe, hohe Prozesstemperaturen, etc.) herrschen. Die erfindungsgemäße Dichtschicht ist temperaturbeständig und kann selbst in solchen extremen Situationen ein Eindringen von wassergefährdenden Stoffen in das Grundwasser vorteilhaft verhindern. Glei- ches gilt auch für tiefkalte Flüssigkeiten wie z.B. bei der Luftzerlegung für kryogene Bedingungen bis -273,1 5°C. Insbesondere im Falle der Verwendung der wie hierin beschriebenen Silikatprodukte zeichnet sich eine erfindungsgemäße Dichtschicht durch eine besonders gute Haftung zu Beton und Stahl aus, bildet im Wesentlichen keine Risse, ist spannungsfrei, temperaturstabil, und fugenlos, und damit relativ wartungs- arm. Insbesondere zeichnet sich die erfindungsgemäße Dichtschicht durch eine relativ hohe Beständigkeit gegen Säuren, Laugen, Lösungsmittel, Temperatur und
Bewitterung aus. Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Dichtschicht auch auf feuchten, staubigen Untergründen oder rückseitiger Durchfeuchtung aufgebracht werden. Erfindungsgemäß eignet sich das Verfahren insbesondere für Werkstoffe wie mineralische, polymere oder metallische Untergründe. Ein derartiger Werkstoff bzw. Untergrund kann im Falle eines mineralischen Untergrunds insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Ortbeton, Betonfertigteile, Neubau, Sanierung, Mauerwerk, Steine. Bei derartigen mineralischen Untergründen kann das erfindungsgemäße Ver- fahren insbesondere eine Vorbehandlung des Untergrunds umfassen, wie bspw. die Vortrocknung mit warmer Luft, Reinigung durch Hochdruckwasserstrahlen, Schleifen oder Fräsen, oder dergleichen.
Ein derartiger Werkstoff bzw. Untergrund kann im Falle eines metallischen Untergrunds insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Schwarzstahl und Edelstahl. Bei derartigen metallischen Untergründen kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere eine Vorbehandlung des Untergrunds umfassen, wie bspw. das vorausgehende Aufrauen, bspw. durch Sandstrahlen, z.B. mit einer Rautiefe von 75my. Im Falle eines polymeren Untergrunds kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere eine Vorbehandlung des Untergrunds umfassen, wie das vorrausgehende Aufbringen organisch gebundener Grundierungen oder Beschichtungen, das Abstreuen mit Quarzsand. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren im Falle thermo- plastische Kunststoffe eine Vorbehandlung umfassend das Einschmelzen von Haftsubstraten wie z.B. Glas- oder Kohlefasergeweben (sog. Einsintern) oder Flämmen umfassen. Eine Einbindung erfolgt vorteilhafterweise an Quarzsandeinstreuung oder Haftgrund.
Erfindungsgemäß umfasst der Werkstoff , vorzugsweise Beton, Stahlbeton, Stahl, irgendein Metall oder eine Metalllegierung, Holz, Keramik, Glas oder glasfaserverstärkter Kunststoff oder eine Mischung aus einem oder mehreren dieser Werkstoffe. Dabei bewirkt das Veredeln des Werkstoffs mit der erfindungsgemäßen Mischung eine hohe Dichtigkeit und Beständigkeit bei ausgezeichneter Umweltverträglichkeit. Ferner werden die Temperaturbeständigkeit, die chemische Beständigkeit, die Korrosionsfestig- keit, die Feuerfestigkeit und der Verschleißschutz des Werkstoffs erhöht. Dies wird durch eine tiefe Eindringtiefe der Mischung in den Werkstoff bewirkt. Der Werkstoff wird dadurch mechanisch und chemisch verfestigt. Insbesondere minderfeste Werkstoffe können dadurch verfestigt werden. Bei Beton und/oder Stahlbeton werden durch Aufbringung der erfindungsgemäßen Mischung höhere Haftzugwerte sowie eine chemi- sehe Betonverdichtung erzielt.
Insbesondere ist die erfindungsgemäße Mischung hoch temperaturbeständig und ist sowohl hoch- (max. 1350 °C) als auch tieftemperaturstabil (max. bis - 273, 15 °C). Dies wird durch einen hohen Kristallisationsgrad der Mischung, sowie eine geringe bzw. abwesende Kapillarporosität der erhärteten Mischung bewirkt. Zusätzlich eignet sich die erfindungsgemäße Mischung als Intermediärschicht und kann einen guten Haftverbund zu möglicherweise nachfolgend aufgebrachten Beschichtungen (z.B. Zement, Polymerbeschichtungen und/oder Silikatbeschichtungen) ermöglichen. Insbesondere kann es notwendig sein, nach dem Aufbringen der Mischung beispielsweise weiteren Mörtel auf den veredelten Werkstoff aufzubringen, um diesen zu reprofilieren. Eventuell ist es hierbei sinnvoll, die erfindungsmäßige, silikatische Beschichtung mit Quarzsand abzustreuen, um eine bessere Verbindung zu den nachfolgenden Schichten herzustellen.
Wenn in der vorliegenden Beschreibung von„Werkstoffen" die Rede ist, so sind damit Baustoffe aller Art, insbesondere mineralische, polymere oder metallische Untergründe, gemeint, z.B. ausgewählt aber nicht limitierend ausgewählt aus Beton, Stahlbeton,
Stahl, irgendein Metall oder eine Metalllegierung, Holz, Keramik, Glas, Kunststoff oder glasfaserverstärkter Kunststoff oder eine Mischung aus einem oder mehreren dieser Werkstoffe.
Die Mischung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Grundierung mit Lithium- oder Kaliumwasserglas. Es soll verstanden werden, dass das Wasserglas insbesondere als anorganische Bindemittel in der Mischung dienen kann. Wassergläser können in Lösung, vorzugsweise wässriger Lösung, oder in Pulverform vorliegen. Genauer kann die erfindungsgemäße Mischung Wasserglas sowohl aus einem Einkomponenten-Produkt (1 k) mit Pulverwasserglas als auch aus einem Zweikomponenten-Produkt (2k) mit flüssiger Wasserglaskomponente umfassen. Entsprechend kann in einer Ausführungsform das erfindungsgemäße Verfahren während oder vor dem Schritt des Mischens einen Schritt des Anmischens der Wasserglaskomponente umfassen. Insbesondere kann das Verfahren einen Schritt des Anmischens von Pulverwasserglas (1 k) mit Wasser und/oder Pulverkomponente (2k) mit flüssiger Wasserglaskomponente umfas- sen. Es soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass bevorzugt die verarbeitungsfertige Mischung aufgrund der relativ kurzen Topfzeit vor Ort unmittelbar vor dem Aufbringen der Mischung auf einen Werkstoff hergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Mischung umfasst ferner einen Wasserglashärter, der die Reaktion auch bei hohen Durchfeuchtungsgraden sicher realisiert. Als Wasserglashär- ter gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens können Stoffe zum Einsatz kommen, die geeignet sind vorteilhaft die Verarbeitungszeit der Mischung und/oder das Aushärten der Mischung zur Dichtschicht katalysatorgesteuert minimieren. Der Wasserglashärter liegt dabei in einer Menge von 0,2 bis 99,9 %, bevorzugt in einer Menge von 0,2 bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-%, mehr bevorzugt in einer Menge von 4 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt in einer Menge von 4,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Mischung, in der Mischung vor. Der Wasserglashärter ist eine organische Säure, eine anorganische Verbindung, insbesondere anorganischer Säure, ein Phosphat oder ein Polyphosphatsalz oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Substanzen. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Wasserglashärter um Phosphorsäure, Glykolsäure, Ascorbinsäure, Weinsäure, Bernsteinsäure, Zitronensäure, Kieselsäure, Borsäure, Magnesiumsilicofluorid, Phosphathärter (Phosfat- oder Polyphosfatsalz), Natriumtrichloracetat, Aluminiumphosphat, Aluminiumpolyphosphat,
Zinkhexafluorosilikat, Magnesiumhexafluorosilikat, Natriumhexafluorosilikat oder um ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Substanzen. Ein oder mehrerer Wasserglas- härter können in sehr flexiblen Mengen eingesetzt werden, nämlich von mindestens 0, 1 Gew.-%, mindestens 0,2 Gew.-%, mindestens 0,5 Gew.-%, mindestens 1 ,0 Gew.-%, mindestens 5,0 Gew.-%, mindestens 10 Gew.-%, mindestens 15 Gew.-%, mindestens 20 Gew.-%, mindestens 25 Gew.-%, und bis zu Obergrenzen von bis 99 Gew.-%, bezogen auf die Mischung. Bevorzugt liegen höchstens 99 Gew.-%, höchstens 75 Gew.-%, höchstens 50 Gew.-%, höchstens 25 Gew.-%, höchstens 20 Gew.-%, höchstens 15 Gew.-%, höchstens 10 Gew.-% an Wasserglashärter in der Mischung vor. Bevorzugt liegen aber mindestens 2 Gew.-% an Wasserglashärter in der Mischung vor und ebenfalls bevorzugt höchstens 10 Gew.-%. Damit sind 2 bis 10 Gew.-% ein bevorzugter Bereich für die Menge an Wasserglashärter, 2 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Mischung, ein weiterer bevorzugter Bereich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Wasserglashärter ein Kalziumspender. Ein derartiger Kaizumspender ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend Weißkalkhydrat, Kalziumhydroxid, Kalziumchlorid oder Portlandzementklinker. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Wasserglashärter um Aluminiumphosphat, Ascorbinsäure oder um ein Gemisch dieser Substanzen. Bezüglich der Mengen für den Fall, dass der Wasserglashärter Aluminiumphosphat, Ascorbinsäure oder ein Gemisch dieser Substanzen ist, gelten die Mengen wie oben angegeben, nämlich von mindestens 0,2 Gew.-% und bis zu Obergrenzen von bis 99 Gew.-%, bezogen auf die Mischung. Bevorzugt liegen aber mindestens 2 Gew.-% an dem genannten speziellen Wasserglashärter in der Mischung vor und ebenfalls bevorzugt höchstens 10 Gew.-%. Damit sind 2 bis 10 Gew.-% ein bevorzugter Bereich für die Menge an hier genanntem Wasserglashärter (Aluminiumphosphat, Ascorbinsäu- re oder ein Gemisch dieser Substanzen). 2 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Mischung, ist ein weiterer bevorzugter Bereich.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ent- hält die Mischung als Wasserglashärter 0,2 bis 99,9 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 2 Gew.- % Glykolsäure und/oder 0,2 bis 99,9 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 2 Gew.-% Ascorbin- säure und/oder 0,2 bis 99,9 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 2 Gew.-% Natriumtrichloracetat und/oder 0,2 bis 99,9 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-% eines Phosphathärters, vorzugsweise 2 bis 8 Gew.-% Aluminiumphosphate. Die Aushärtegeschwindigkeit kann über den Säureanteil und die Stärke der Säure eingestellt werden. Dabei können starke Säuren die Aushärtung beschleunigen und schwache Säuren zu einer längeren Aushärtung führen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Wasserglashärter bezogen auf die gesamte Mischung 0,2-3 Gew.-%, Glycolsäure, 0,2-3 Gew.-%, Ascorbinsäure, 0, 1 -3 Gew.-%, Natriumtrichloracetat.
Als Aluminiumphosphate können alle bekannten Aluminiumphosphate umfassend Aluminiumorthophosphat, Aluminiummetaphosphat und/oder Aluminiumpolyphosphat sowie ihre Modifikationen verwendet werden.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform umfasst der Wasserglashärter bezo- gen auf die gesamte Mischung 1 -15 Gew.-%, Phosfathärter, bevorzugtererweise 1 -9 Gew.-%, Aluminiumphosfat bzw. Aluminiumpolyphosfat.
Durch die zugegebene Menge an Wasserglashärter kann die Geschwindigkeit des Aushärtens der Mischung gezielt gesteuert werden. Da die vorliegende Mischung auf Grundlage von Wasserglas im Wesentlichen durch die Zugabe des Wasserglashärters aushärtet kann die Menge an Wasserglashärter auf die gegebenen Bedingungen, wie beispielsweise Temperatur oder Feuchtigkeit, eingestellt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die erfindungsgemäße Mischung außerdem Beschleunigungsmittel und/oder Verzögerungsmittel umfassen, die bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend Erdalkali- oder Alkalimetallsalze, z.B. Lithiumcarbonat, Natriumsulfat, Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumsulfat, Kaliumhydroxid, Kaliumcarbonat, Kaliumsulfat, Lithiumsilikat, Magnesiumsilikat, oder dergleichen.
Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufzubringende Mischung umfasst ferner ein Komplexierungsmittel. Dieses verhindert unerwünschte Nebenreaktionen zwischen dem Wasserglas, dem Wasserglashärter und dem Werkstoff. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn es sich bei dem Werkstoff um Beton und/oder Stahlbeton handelt und Kalziumionen die störenden Nebenreaktionen bedingen. Das
Komplexierungsmittel kann vorteilhaft eingesetzt werden, um insbesondere die stören- de Reaktion mit beispielsweise Kalziumionen zu verhindern und damit kann insbesondere die Veredelung bei Temperaturen knapp oberhalb des Gefrierpunktes, wie bei Temperaturen im Bereich von 0 bis 10°C, beispielsweise innerhalb eines Tages stattfinden. Es soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass freie bzw. frei werdende Calziumionen die Aushärtung der Dichtschicht bzw. allgemein zementärer Systeme stören. Daher werden diese gemäß der vorliegenden Erfindung mittels des Komplexierungsmittels bevorzugterweise durch mehrwertige Metallionen komplexiert und somit auf vorteilhafte Weise aus dem Gleichgewicht der im vorliegenden Verfahren ablaufenden Reaktion entfernt. Es soll in diesem Zusammenhang zudem verstanden werden, dass die vorliegenden Erfinder überraschenderweise erkannt haben, dass gerade bei zementären Werkstoffen eine chemische Reaktion mit dem freien oder freiwerdenden Ca(OH)2 der Zementmatrix auf vorteilhafte Weise möglich ist, so dass ein monolithischer Haftverbund mit der Dichtschicht entsteht und damit eine Verfestigung minderfester zementärer Untergründe mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Dichtschicht erreicht wird. Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren demnach weiter, ein chemisches Reagieren von freiem und/oder frei werdendem Ca(OH)2 mit dem Komplexierungsmittel. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Dichtschicht oder des Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auf einem solchen zementären Werkstoff angewendet bzw. aufgebracht werden soll. Durch das Eliminieren unerwünschter Nebenreaktionen ist es damit möglich, die gewünschte Aushärtungsreaktion durch Zugabe der Menge an Wasserglashärter verlässlich und gezielt zu steuern. Ohne auf einen Mechanismus des Aushärtens festgelegt sein zu wollen, wird angenommen, dass durch die sauer reagierenden Wasserglashärter, wie beispielsweise Phosphorsäure oder Aluminiumoxid, aus dem Wasserglas eine Kieselsäure (z.B. H2Si03) entsteht, die mit weiterer Kieselsäure zu einem Silikatgitter kondensiert. Wasser selbst nimmt an der Aushärtungsreaktion nicht teil. Es wird ledig- lieh als Löse- bzw. Aufschlämmmittel verwendet. Daher kann die Mischung auch bei erhöhten Temperaturen verwendet werden, nämlich auch dann, wenn vermehrt Wasser aus der Mischung verdampft, da das Aushärten nicht von Wasser abhängig ist. Teilweise kann es sogar als Vorteil angesehen werden, wenn das Wasser schneller verdampft, da dadurch eine Wasserbeständigkeit, Abdichtung und Durchhärtung erzielt werden kann.
Wie zuvor gesagt ist ein Bestandteil der Mischung der vorliegenden Erfindung ein Komplexierungsmittel. Als Komplexierungsmittel werden Stoffe bezeichnet, die zusammen mit Metallionen, insbesondere mit mehrwertigen Metallionen, einen Metallkomplex bilden und somit die Metallionen komplexieren. Daher werden
Komplexierungsmittel auch als Komplexbildner bezeichnet. Besonders bevorzugte
Komplexbildner sind Chelatbildner, da diese üblicherweise stabilere Komplexe bilden.
Die Mischung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Komplexierungsmittel, das in der Lage ist, Calziumionen zu komplexieren. Bevorzugt ist das Komplexierungsmittel ausgewählt aus Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Hexametaphosphonat, Oxalat, Citrat, Iminodisuccinat-Salz und/oder Zeolith. Es ist jedoch auch möglich, andere Komplexbildner für Kalziumionen und auch andere störende Ionen zu verwenden, um diese zu binden. Darüber hinaus ist es möglich, eine Mischung verschiedener
Komplexierungsmittel in der Mischung der vorliegenden Erfindung zu verwenden. Es soll auch verstanden werden, dass mittels des in der erfindungsgemäßen Mischung enthaltenen Komplexbildners vorteilhaft auch andere störende Ionen komplexiert werden.
Das Komplexierungsmittel liegt dabei in einer Menge von unter 10 Gew.-%, bevorzugt von unter 1 Gew.-%, bevorzugter in einer Menge von 0,05 bis 0,8 Gew.-%, weiter bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 0,7 Gew.-%, noch weiter bevorzugt in einer Menge von 0,3 bis 0,7 Gew.-%, noch weiter bevorzugt in einer Menge von 0,3 bis 0,6 Gew.-% und am bevorzugtesten in einer Menge von 0,4 bis 0,6 Gew.-% als Anteil der Mischung vor. Gehalte von mehr als 1 Gew.-% sind gegebenenfalls anwendbar, wenn mit besonders hohen Kalziumionengehalten in der Anwendung der Mischung gerechnet werden muss, beispielsweise bei der Verwendung sehr harten Wassers. Die Verwendung sehr harten Wassers (Härtegrad > 3, entspricht einem Wert von > 3,8 mmol Gesamthärte/Liter) ist erfindungsgemäß zwar nicht bevorzugt, aber durch den Einsatz höherer Mengen des Komplexierungsmittels dennoch möglich.
Bevorzugt wird das Komplexierungsmittel im erfindungsgemäßen Verfahren als Pulver oder Pulvermischung bereitgestellt.
Es ist denkbar, dass das Komplexierungsmittel in Mengen von mindestens 0,2 Gew.-% vorliegt. Als oberer Grenze sind in ausnahmsweisen Fällen Menge von bis zu 99,9 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, in der Mischung vorliegen.
Bei der Verarbeitung von Wasserglaspulver sind insbesondere Kalziumionen für die Aushärtung der erfindungsgemäßen Mischung störend. Um eine von Kalziumionen freie Mischung zu erhalten, können dennoch vorliegende Kalziumionen das
Komplexierungsmittels komplexiert werden, und somit aus dem Gleichgewicht entfernt werden.
Weiterhin kann bei einem Überschuss von Kalziumionen trotzdem eine Reaktion zu CSH erfolgen, die z.B. gegenüber Alalien eine höhere Beständigkeit aufweist. Durch die Komplexierung verläuft die Reaktion verzögert. Die erfindungsgemäße Mischung lässt sich in einem weiten Temperaturbereich verarbeiten und führt zu hoch chemikalienbeständigen Produkten, die zudem selbst für Druckwasser bis 5 bar wasserundurchlässig sind. Mit der Mischung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, durch gezielte Kristallisationsbildung ein dichtes Gitter auszubilden. Diese ausgehärtete Mischung ist so beständig, dass selbst eine dünne Schicht von ca. 2 bis 3 mm gegenüber einem Wasserdruck von 5 bar für Wasser undurchlässig ist, und eignet sich daher insbesondere auch zur chemikalienbeständigen und wasserdichten Auskleidung von Rohren, Tanks, Reservoirs und dergleichen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach dem Mischen von Kalium- oder Lithium-Wasserglas mit einem Wasserglashärter, und einem Komplexierungsmittel in Wasser, die hergestellte Mischung auf einen Werkstoff aufgebracht. Hierzu wird bevorzugt die Mischung, ggf. nach einem Schritt des Anmischens des Wasserglasses, und auf die Oberfläche des Werkstoffes aufgetragen.
Die erfindungsgemäße Mischung wird nach dem vorliegenenden erfindungsgemäßen Verfahren besonders bevorzugt mittels Flüssigspritzen (mit und ohne Luft), Spachteln, Tauchen, Pinseln, Rollen, Rakeln, Spritzen, Schleudern, Pumpen, Spritzguß, Trocken- und Naßspritzverfahren, Vakuuminfiltration, Injizieren, insbesondere Injektionsverfahren mit und ohne Druckunterstützung, Verpressen, insbesondere Rissverpressungen, Quast, Kelle oder Gießen, Aufgießen / -pumpen, insbesondere selbstverlaufend oder mittels ähnlicher Verfahren auf und/oder in den Werkstoff auf- und/oder eingebracht.
Zusätzlich oder alternativ kann mit Rakel oder Zahnleiste eine definierte Menge der Mischung auf die Oberfläche des Werkstoffes aufgebracht werden und/oder bei Bedarf die aufgebrachte Mischung geglättet oder entlüftet werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Verfahren nach dem Aufbringen der Mischung eine Nachbehandlung der Mischung durch Wasserglas zur Abdichtung und Reinigungserleichterung (Porenfüller) umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Abdichten von Rissen angewendet. Vorzugsweise werden dabei durch das erfindungsgemäße Verfahren eine oder mehrere Risse mit einer Rissbreite bis zu 300 μηι abge- dichtet, weiter bevorzugt bis zu 200 μηι, und besonders bevorzugt bis zu 100 μηι.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden durch das erfindungsgemäße Verfahren Risse mit einer Rissbreite von mindestens 100 μηι, bevorzugt mindestens 200 μηι, mehr bevorzugt mindestens 300 μηι abgedichtet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Mischung vor dem Aufbringen wenigstens ein Füllstoff zugegeben. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Füllstoff ein anorganisches Bindemittel, insbesondere ein latent hydraulisches oder puzzolanisches Bindemittel. Dabei sind anorganische Bindemittel bevorzugt ausgewählt aus Mikrosilika, Silicastaub, Kieselgur, Flugasche, Trass, Tuff, Kalkstein, Ziegelmehl, Ölschiefer, Kaolin, Hüttensand und/oder Flugasche. Besonders bevorzugt han- delt es sich bei dem Füllstoff, der der erfindungsgemäßen Mischung zugesetzt wird, um ein anorganisches Bindemittel, bevorzugt ein latent hydraulisches Bindemittel, mehr bevorzugt um Hüttensand oder Flugasche oder ein Gemisch dieser Substanzen. Risse bis zu 100 μηι werden im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise ohne einen Zusatz von weiteren Füllstoffen zu der erfindungsgemäßen Mischung abgedichtet.
Risse ab einer Rissbreite von 100 μηι oder > 100 μηι werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Zugabe von Füllstoffen zu der erfindungsgemäßen Mischung abgedichtet, wobei die Füllstoffen der Mischung vor dem Aufbringen der Mischung zugegeben werden. Es ist auch denkbar, dass der oder die Füllstoffe zunächst auf den Werkstoff aufgebracht werden, um in die Risse einzudringen, und danach das Aufbringen der Mischung erfolgt. In diesem Fall kann die Mischung selbst auch Füllstoffe enthalten, sie kann aber auch ohne Füllstoffe aufgetragen werden.
Füllstoffe umfassen inerte oder reaktive Füllstoffe. In einer bevorzugten Ausführungsform werden daher der erfindungsgemäßen Mischung optional Quarzsand und/oder andere inerte und/oder reaktive Füllstoffe oder Mischungen aus diesen Substanzen zugesetzt, die vorzugsweise ausgewählt sind aus Gummigranulat, PE, PP, ataktischem PE oder PE, flüssigen Polymerdispersionen oder pulverförmigen Polymeren wie Reinacrylat, Styrolacrylat, Polyurethan, Latex oder Kautschuk, Hüttensand, Mikrosilika, Schlacke, Flugasche, Trassmehl, Ziegelmehl, Ölschiefer, Glas. In einer weiteren Aus- führungsform kann der erfindungsgemäßen Mischung zusätzlich oder alternativ ein oder mehrere Füllstoffe zugegeben werden, die ausgewählt sind aus Quarzmehl, Glimmer, Kaolin, Al203, Schwerspat, Flussspat, AI(OH)2.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Füllstoff, der der erfindungsgemäßen Mischung zugesetzt wird, um Quarzsand, Hüttensand, Flugasche oder ein Gemisch dieser Substanzen.
Durch die Einmischung von Füllstoffen zu der erfindungsgemäßen Mischung, wie z.B. Hüttensand, Mikrosilika, Schlacke, Flugasche, Trassmehl, Ziegelmehl, Ölschiefer oder Glas, wird auch eine Reprofilierung des bearbeiteten Werkstoffs ermöglicht.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Füllstoff ein Gas, insbe- sondere Luft, der erfindungsgemäßen Mischung zugesetzt. Gas, insbesondere Luft, als Füllstoff kann hinsichtlich thermoisolierender Eigenschaften und/oder chemischer Stabilität als Füllstoff vorteilhaft sein. Insbesondere kann Gas, insbesondere Luft, als Füllstoff der Mischung in Form von Schaum zugegeben werden. Hierzu kann beispielsweise Schaum durch zunächst Wasser mit einem alkalistabilen Tensid hergestellt werden und dieser Schaum anschließend der Mischung beigemischt, insbesondere untergehoben, werden. Zusätzlich oder alternativ können auch Leichtzuschläge wie beispielsweise Blähglas, oder Glashohlkugeln oder Aerogele zugemischt werden.
Dabei können auch eine Kombination aus Schaum und Leichtfüllstoffen zugegeben werden. Füllstoffe können bereits der Mischung in trockenem Zustand, also vor Zugabe von
Wasser, beigemengt sein. Bspw. können Füllstoffe in die Trockenmischung als Werktrockenmörtel oder auf der Baustelle als Baustellenmischung (z.B. bei Estrich) zugegeben werden. Nach Zugabe von Wasser wird dann die erfindungsgemäße Mischung im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt. Füllstoffe, wie hierin verwendet, werden der erfindungsgemäßen Mischung
bevorzugterweise zugesetzt, um bspw. die thermische Leitfähigkeit zu verbessern. Hierzu eignen sich insbesondere Füllstoffe, die bevorzugterweise ausgewählt sind aus Metallpulver, Graphit, leitfähige Fasern und Carbon Nanotubes. Zusätzlich oder alternativ werden Füllstoffe der erfindungsgemäßen Mischung bevorzugterweise zugesetzt, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Die elektrische Leitfähigkeit kann insbesondere durch die Einmischung von Füllstoffen bevorzugterweise in Form von leitfähigen Fasern (z.B. Kohlefasern), Ruß, Graphit, Metallpulvern oder anderen leitfähigen Materialien (z.B. Minatec) erreicht werden. Zusätzlich oder alternativ werden Füllstoffe, der erfindungsgemäßen Mischung bevorzugterweise zugesetzt, um die thermische Isolation zu verbessern. Dies kann durch die Beimischung von Füllstoffen
bevorzugterweise in Form von Leichtzuschlägen wie Poraver, Blähglas, Glashohlkugeln, Aerogel, Hohlfasern, Porenbeton, etc. sowie durch interne Gasbildner (Metallpulver, Siliziumcarbid, etc.) oder das Einmischen von Schaum mit alkalistabilen Tensiden erfolgen. Zusätzlich oder alternativ werden bevorzugterweise Füllstoffe, wie hierin verwendet, der erfindungsgemäßen Mischung zugesetzt, um die Rutschfestigkeit und die Verschleißfestigkeit zu verbessern. Dies kann durch das Einstreuen bzw. Einmischen von Füllstoffen bevorzugterweise in der Form rutschhemmender Materialien oder Hartstoffen wie z.B. Quarzsand, Siliziumcarbid, Bims, Basalt oder Korunth in die noch feuchte Mischung erreicht werden. Zusätzlich oder alternativ werden bevorzugterweise Füllstoffe, wie hierin verwendet, der erfindungsgemäßen Mischung zugesetzt, um die Gleiteigenschaften zu verbessern. Ebenfalls im Rahmen der Erfindung können der Mischung zum Verbessern der Gleiteigenschaften Gleitadditiven wie z.B. Molybdänsulfit, Graphit oder Bornitrit beigemischt werden. Zusätzlich oder alternativ werden bevorzugterweise Füllstoffe, wie hierin verwendet, der erfindungsgemäßen Mischung zugesetzt, um die Hydrophobierungsmitte zu optimieren. Außerdem kann die Oberfläche durch Paraffine, Silikone, Silane oder Fluorsilane oder andere Hydrophobierungs- mitte hydrophob bzw. oleophob eingestellt werden. Zusätzlich oder alternativ werden bevorzugterweise Füllstoffe, wie hierin verwendet, der erfindungsgemäßen Mischung zugesetzt, um das äußere Erscheinungsbild zu verbessern. Die Farbe, der Geruch, oder die Optik der Beschichtung kann durch die Beimischung von bspw. Pigmenten, Schmuckkorn verbessert werden. Ebenfalls im Rahmen der Erfindung kann die resultie- rende Dichtschicht durch einen Schritt des Nachbehandelns, bspw. Aufschleifen der Körnung und ggf. Polieren auf Hochglanz optisch verbessert werden. So kann bspw. eine Terrazzo Optik erreicht werden.
Es soll verstanden werden, dass insbesondere Quarzsand und Glas als Füllstoffe, vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, da diese sehr Chemikalien- und bis 600° Tempe- raturbeständig, preiswert und im Wertstoffrecycling vorteilhaft sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Füllstoff ein Fasermaterial. Die beigegebenen Fasern können dabei verschiedene Materialien wie Glas, Stein, Papier, Holz, Zellulose, Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat, Aramid, Kohlenstoff, Nylon, Eisen, Stahl, Titan, Gold, Silber, Molybdän, Wolfram, Niob etc. umfassen. Weiterhin können die Fasern des Fasermaterials auch Mischungen von Fasern aus verschiedenen Materialien umfassen. Die Fasern des Fasermaterials können insbesondere als Hohlfasern, in loser Form, als Fäden, Gewebe, Gelege, Gewirk, Netz, Gitter, Vliesstoff, in gebrochener, geschnittener, gehackter oder gemahlener Form vorteilhaft sein, wobei sowohl lange als auch kurze, dicke wie dünne Fasern eingesetzt werden können.
Durch die Zugabe von Fasermaterial als Füllstoff kann besonders vorteilhaft eine Faserarmierung der Dichtschicht erreicht werden. Durch Auswahl der Art und Form der Fasern können dabei verschiedene Geometrien von Faserarmierung erreicht werden. Insbesondere können die Faser als Gitter, Gewebe, Nonwoven, Schnittfasern, Hohlfasern, Nanotubes oder andere Geometrien vorliegen. Die Fasern können im erfindungsgemäßen Verfahren in einer Werktrockenmörtelmischung beigemischt werden, in einer Baustellenmischung vor Ort zugemischt werden, oder als Schnittfasern direkt in den Spritzprozess dosiert werden. Die Gewebe oder Gelege können trocken vorgelegt werden, zusammen mit der Mischung auf den Werkstoff aufgetragen werden oder in die noch frische auf den Werkstoff aufgetragene Mischung eingelegt werden. Durch die Verwendung von Fasermaterial als Füllstoff kann besonders vorteilhaft eine rissvertei- lende Wirkung erreicht werden. Hierbei ist eine rissverteilende Wirkung von mindestens 0,2mm bis 1 ,2mm vorteilhaft (thermisch- oder dynamisch aktive Risse).
Eine bevorzugte Faserlänge der Fasern des Fasermaterials beträgt 1 m bis 10nm, vorzugsweise 0, 1 -100cm, besonders bevorzugt 0,5-25cm, und der bevorzugte Faserdurchmesser beträgt 1 m bis 10nm, vorzugsweise 0,01 -5mm, besonders bevorzugt 0,1 -2mm. Die Auswahl der Fasern hängt stark von den zu erzielenden Eigenschaften des Werkstoffs ab. Der vorliegende Erfinder hat jedoch erkannt, dass sich bei zu lang gewählten Fasern die Verarbeitung erschwert und Faserbrüche vermehrt auftreten. Ebenfalls ermöglichen dünnere Fasern eine höhere Packungsdichte.
Der Anteil der Fasern an der erfindungsgemäßen Mischung beträgt vorzugsweise mindestens 0,001 Gew.-% oder mindestens 0,5 Gew.-% oder mindestens 4 Gew.-% oder mindestens 9 Gew.-%. Der Anteil an Fasern kann besonders vorteilhaft unter Anderem abhängig von der Oberfläche bzw. vom Zerkleinerungsgrad der Fasermatrix gewählt werden.
Auch wenn von der Zugabe von Fasern als Füllstoff als „beimischen", „beigeben", „zugeben" etc. gesprochen und die erfindungsgemäße Mischung als „Stoffgemisch", „Mischung" etc., bezeichnet wird, so ist damit nicht nur die Herstellung einer Mischung bzw. eine homogene Mischung aus Wasserglas, Wasserglashärter, Komplexierungsmittel, ggf. weiteren Zusätzen und Fasern gemeint. Vielmehr ist darunter auch ein Zustand (bzw. dessen Herstellung) zu verstehen, in dem die erfindungs- gemäße Mischung den Raum zwischen den Fasern als Füllstoff zumindest teilweise und vorzugsweise im Wesentlichen ausfüllt. Dies umfasst auch eine Imprägnierung von Faserobjekten als Füllstoffen, die bereits eine bestimmte Form aufweisen, beispielsweise Wellpappe. Aus derartigen Trägermaterialien wie bspw. Wellpappe oder Glasfasergewebe lassen sich leicht Platten, Doppelplatten als Konstruktionswerkstoffe erzeugen, die z.B. als doppelwandige Ausrüstung für Pumpensümpfe einsetzbar ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Dichtschicht oder des Verfahren nach der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer Rissverteilungsschicht bzw. die Dichtschicht umfasst eine Rissverteilungs- schicht.
Bspw. kann dies durch Aufbringen von Trennstreifen auf den Werkstoff erreicht wer- den. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren hierzu einen Schritt des Grundierens und/oder Bereitstellens von Glasschaumplatten umfassen. Bspw. können Platten nach der Untergrundvorbereitung mit der erfindungsgemäßen Mischung, quasi als Spachtelmasse, oder mittels anderer geeigneter Kleber vollflächig oder punktuell auf die Werkstoffoberfläche aufgeklebt werden, und dabei besonders vorteilhaft ggf. die Fugenstöße bereits verschlossen werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Dichtschicht oder des Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist der Füllstoff ein latent-hydraulisches Bindemittel, bevorzugt ausgewählt aus Hüttensand und/oder Flugasche. In diesem Zusammenhang soll verstanden werden, dass der vorliegende Erfinder überraschenderweise gefunden hat, dass durch den Einsatz solcher latent hydraulischer Bindemittel, insbesondere von Hüttensand und/oder Flugasche, eine besonders vorteilhafte Dichtschicht nach der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann. Dabei ist besonders bevorzugt, dass das latent-hydraulische Bindemittel als Füllstoff der Mischung in dem erfindungsgemäßen Verfahren in stöchiometrischer Menge im Verhältnis zu dem Wasserglas zugegeben wird. Dabei erfolgt die Zugabe insbesondere nach Bestimmung und in Abhängigkeit der reaktiven Gruppen des latent-hydraulischen Bindemittels.
Insbesondere macht sich die vorliegende Erfindung zu Nutze, dass durch ein Bereitstellen eines Kalium- oder Lithium-Wasserglases und eines latent hydraulischen Bindemittels eine Dichtschicht in Form einer silikatischen Bindemittelmatrix erreicht wer- den kann, die besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweist. Hierbei haben die vorlie- genden Erfinder gefunden, dass diese vorteilhaften Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Dichtschicht auf der alkalischen Aktivierung von latent-hydraulischen Bindemitteln wie Hüttensand oder Flugasche mit Wasserglas beruhen. Die so erhaltene Dichtschicht ist dreidimensional vernetzt und härtet quasi als Monokristall aus der flüssigen Mischung, die als Füllstoff das latent hydraulische Bindemittel umfasst, im Wesentlichen spannungs- und rissfrei aus. Ganz besonders vorteilhaft kann eine derartige Dichtschicht als nahezu Einkristall- oder Monokristall aushärten.
Ein Einkristall oder Monokristall, wie hierin verwendet, bezeichnet bevorzugt einen makroskopischen Kristall, dessen Bausteine (Atome, Ionen oder Moleküle) ein durch- gehendes einheitliches, homogenes Kristallgitter bilden. Dies unterscheidet Monokris- talle von polykristallinen Aggregaten oder amorphen Substanzen. Da eine derartige Dichtschicht keine durchgehende Kapillarporosität aufweist bietet sie Mikroorganismen keine Siedlungsgrundlage, insbesondere da keine gespeicherte Feuchtigkeit als Substrat vorhanden ist, und ist somit mikobiologisch stabil ohne, dass Biozide eingesetzt werden müssen. Durch die dreidimensionale Vernetzung ist die Dichtschicht druckwasserdicht und eignet sich daher ausgezeichnet als dichte und beständige Dichtschicht für wassergefährdende Stoffe wie Säuren, Laugen oder Lösemittel, radioaktive Strahlung, Abfälle, insbesondere bei hohen oder tiefen Temperaturen.
Durch das in der Mischung vorhandene Wasserglas findet zudem eine ausgezeichnete Anbindung an den Werkstoff, insbesondere in der Form eines mineralischen oder metallischen Untergrunds, statt und führt auch zu einer sehr guten Einbindung möglicher weiterer Füllstoffe.
Ein besonderer Vorteil einer derartigen erfindungsgemäßen Dichtschicht ist die hohe mechanische und chemische Stabilität gegen Säuren, Laugen, Lösemitteln, Bewitterung und Temperaturen von bis zu -273 und bis zu +1 .450°C. Die Anwendung einer solchen Dichtschicht kann deshalb vorteilhaft sowohl im Neubau als auch in der Sanierung für Wand, Boden und /oder Decke/Dächer erfolgen.
Es soll verstanden werden, dass eine erfindungsgemäße Dichtschicht bei der der Mischung im erfindungsgemäßen Verfahren ein latent hydraulisches Bindemittel, be- vorzugt in stöchiometrischer Menge zum Wasserglas, zugegeben wird, eine silikatische Bindemittelmatrix umfasst, wobei das latent-hydraulische Bindemittel mit dem anorganischen Bindemittel alkalisch aktiviert ist, und die Dichtschicht aus der Mischung ausgehärtet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Dichtschicht oder des Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist die silikatische Bindemittelmatrix eine Si02-Matrix.
Um das latent-hydraulische Bindemittel als Füllstoff der Mischung in dem erfindungsgemäßen Verfahren in stöchiometrischer Menge im Verhältnis zu dem Wasserglas und insbesondere der reaktiven Gruppen des latent-hydraulischen Bindemittels zugeben zu können, wird in einem solchen Fall die Stöchiometrie zur gezielten Ansteuerung einer CSH-Phase, z.B. C2S3H5, verwendet. Alkali-Silikat-Mörtel ein amorphes Silikatgel (Si02 x nH20) in der erhärteten Matrix des Bindemittels. Diese Alkali-Silikate, auch als Hyd- rogele bezeichnet, sind im Gegensatz zu zementgebundenen Baustoffen beständig gegen alle anorganischen und organischen Säuren mit Ausnahme von Flusssäure. In derartigen CSH-optimierten Systemen wird bspw. Hüttensand eingesetzt und, z.B. durch Wärmeflußkalorimetrie, die chemisch verfügbaren reaktiven Gruppen bestimmt. In einer Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt der Bestimmung der reaktiven Gruppen des latent-hydraulischen Bindemittels, die zur alkalischen Aktivierung des latent-hydraulischen Bindemittels mit dem Wasserglas geeignet sind und weiter bevorzugt das Einbringen in die Mischung einer Menge latent- hydraulischen Bindemittels mit einer Anzahl reaktiver Gruppen, die ausreichend ist eine Bildung von CA(OH)2 vorteilhaft zu verhindern.
Die definierte CSH Phase wird den gewünschten Eigenschaften entsprechend ausgewählt und stöchiometrisch um die fehlenden Reaktionspartner ergänzt. Eine daraus resultierende Si02-Matrix der Dichtschicht umfasst dann beispielsweise das eingesetz- te Wasserglas und latent-hydraulische Bindemittel. Durch Einsatz eines latenthydraulischen Bindemittels in entsprechend bestimmter Stöchometrie, insbesondere mit einem Überschuss an Wasserglas, kann somit erreicht werden, dass die erfindungsgemäße Mischung deutlich in Richtung eines vorteilhaften Si02-Kristallgitters reagiert und somit eine optimale, insbesondere wasserundurchlässige, dreidimensiona- le Vernetzung der Bindemittelmatrix ohne Bildung von unerwünschtem Ca(OH)2 erreicht wird. Der Vorteil von diesem System liegt insbesondere auch in der hohen Tem- peraturstabilität von bis zu 1350°C, der ausgezeichneten Haftung zum Werkstoff, insbesondere bei einem Untergrund ausgewählt aus Beton, mineralisch, metallisch, Holz, sowie der ausgezeichneten Chemikalienbeständigkeit, z.B. gegen Säuren, Laugen, Lösungsmitteln und dergleichen. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Dichtschicht oder des Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist die silikatische Bindemittelmatrix eine Calzium-Silikat-Hydrat-(CSH)-Matrix. Eine solche Calzium-Silikat-Hydrat-(CSH)-Matrix kann beispielsweise eine zementäre oder latentthydraulische Bindemittelmatrix sein, in der die Bildung von Ca(OH)2 ebenfalls durch den Einsatz des latent-hydraulischen Bindemittels als Füllstoff der Mischung in dem erfindungsgemäßen Verfahren in stö- chiometrischer Menge im Verhältnis zu dem Wasserglas und insbesondere der reaktiven Gruppen des latent-hydraulischen Bindemittels zugeben wird. Auch in diesem Fall der CSH optimierten Systeme, wird mittels Optimierung der Bestandteile hinsichtlich ihrer chemischen Reaktivität in möglichst exakter Stöchiometrie, d.h. dem genauen Molverhältnis, das latent-hydraulische Bindemittel in die erfindungsgemäße Mischung zugesetzt, so dass ein möglichst optimales Calzium-Silikat-Hydrat gebildet wird. Dabei wird besonders vorteilhaft durch die gewählte Stöchiometrie ein unerwünschter Ca(OH)2 Ausschluss vermieden.
Zusätzlich zur derart vorteilhaft ausgewählten Stöchiometrie können in zementären Systemen bei denen die CSH-Zementhydratation exotherm verläuft, weitere Reaktionsparameter, wie z.B. Wasser/Zementwert (w/z-Wert), Zugabezeitpunkt, der Additive wie Verzögerer oder Fließmittel, Außentemperatur, umgebende Luftfeuchtigkeit, Hydratationswärme und weitere optimiert werden. Es ist zudem bekannt, dass die bei der Hydratation gebildeten Hauptmineralien Calziumsilikathydrat (CSH) und Calziumhydroxid (CH) sind, die mit bis zu 70% Masseanteil wesentlich für die mechanischen Eigenschaften der Dichtschicht verantwortlich sind. Dabei kann von folgender Formel ausgegangen werden, ohne daran gebunden sein zu wollen:
CSH = x CaO * y Si02 * z H20
Es soll weiter verstanden werden, dass bevorzugterweise bei Hüttensand als latent- hydraulisches Bindemittel, die Bestimmung der chemisch zur Reaktion verfügbaren Gruppen durch Wärmeflusskalorimetrie erfolgen kann. Eine definierte CSH-Phase wird gemäß der gewünschten Eigenschaften ausgewählt und entsprechend stöchiometrisch die fehlenden Reaktionspartner ergänzt. Es soll verstanden werden, dass im Hüttensand das Verhältnis Ca:Si etwa 1 :1 ist, so dass etwas Si fehlt und daher entsprechend Wasserglas als Si Spender zu dosiert wird.
Der Vorteil von diesem System liegt in der schnellen Wasserfestigkeit dieser Systeme (Frühwasserfestigkeit), die im Wesentlichen bevorzugt durch die Zugabe von CEM I optimiert werden kann.
Derartige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Dicht- Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung, bei denen ein latent-hydraulisches Bindemittel zugegeben wird, zeigen den Vorteil, dass mittels Aktivierung der latenthydraulischen Bindungseigenschaften des latent-hydraulischen Bindemittels, bspw. Hüttensand oder Flugasche, durch die Mischung mit Wasserglas, bei Einsatz von Reaktionsmengen gemäß der verfügbaren, latent-hydraulischen Reaktivität entspre- chend die genaue Stöchiometrie der zur gewünschten Calcium-Silikat-Hydratphase (CSH) fehlenden Einzelkomponenten (im Wesentlichen Silikat in Form von Wasserglas) dosiert werden können. Durch diese richtige Stöchiometrie, insbesondere unter Vermeidung von Calcium-Überschuss wie bei den hydraulischen Bindemittelsystemen mit Portlandzementklinker nach dem Stand der Technik, erzeugt das erfindungsgemäße Verfahren aus der bevorzugt wässrigen Bindemittellösung quasi CSH Einkristalle, die dicht und insbesondere dreidimensional vernetzt, spannungsfrei, anorganisch und nur mit minimalem Schrumpf aushärten. Die so gebildeten, Bindemittelmatrix-Strukturen in dem erfindungsgemäßen Dichtschicht und/oder Verfahren sind hoch beständig gegen Feuchtigkeit, Säuren, Laugen, Lösungsmittel sowie Abrasion und Bewitterung. Durch das Wasserglas, kann zudem eine ausgezeichnete Haftung zum Untergrund bzw. eine hervorragende Einbettung von eventuell zugemischten Zuschlag- oder Füllstoffen erreicht werden. Bei einer eventuellen Flexibilisierung wird diese anorganische Keramik an flexible, organische Element aufgehängt und bekommt so eine rissüberbrückende Wirkung. Vorliegend wird zudem zwischen statischen bzw.„ruhenden" Rissen und dynamischen bzw.„arbeitenden" Rissen unterschieden. Statische Risse sind durch unbewegliche Rissufer charakterisiert und entstehen oft durch inhärente, baubedingte Materialzwänge. Übersteigen die Kräfte, die durch die internen Materialzwänge herrschen, die Zugfestigkeit des Baustoffs, entstehen Risse im Material, die in der Regel aber zu einer Entspannung bzw. zu einer Verringerung der internen Materialzwänge führen. Im Gegensatz dazu sind dynamische Risse durch bewegliche Rissufer charakterisiert, d.h. die Risse unterliegen einer Schwankung der Rissbreite. Dynamische Risse entstehen oft durch äußere Einflüsse, wie z.B. thermische Belastungen oder physische Beanspruchung (z.B. befahrene oder begangene Flächen). Diese Risse können sich auch weiterhin vergrößern und ausdehnen. Beide Rissarten werden unterschiedlich abgedichtet, verschlossen und/oder überbrückt. Statische Risse können in der Regel„kraftschlüssig" (z.B. durch Rissinjektion, d.h. ein Auffüllen des Risses) verschlossen werden, d.h. das die Risse vor dem Rissverschluss nicht entkoppelt werden müssen. Im Gegensatz dazu sollten dynamische Risse dehnfähig verschlossen werden, d.h. diese Risse müssen vor bzw. beim Verschließen des Risses entkoppelt werden, um keine zusätzlichen Materi- alspannungen im bearbeiteten Werkstoff zu erzeugen und um die Neubildung von weiteren Rissen zu verhindern bzw. dem vorzubeugen. Bei statischen Rissen, bei denen nach wie vor interne Materialzwänge und Spannungen im Werkstoff vorliegen ist eine Entkopplung des Risses oder der Risse allerdings gegebenenfalls auch notwendig. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das vorliegende Verfahren angewandt, wenn ein oder mehrere Risse einer Schwankung der Rissbreite unterliegen. Insbesondere in einem solchen Fall wird eine Entkopplung des Risses notwendig. Eine Entkopplung kann jedoch auch für die Abdichtung statischer Risse notwendig sein. Dies kann z.B. der Fall sein, wenn ein Riss zwar in einem beobachteten Messzeitraum keine Schwankungen der Rissbreite aufweist, aber davon auszugehen ist, dass eine zukünftige Belastung des gerissenen Werkstoffes zu Schwankungen der Rissbreite führen könnte. Dem Fachmann ist in einem solchen Fall oder ähnlichen Fällen klar, dass eine Entkopplung eines statischen Risses dennoch sinnvoll ist.
Eine Abdichtung des Risses bzw. eine Rissüberbrückung und/oder Entkopplung, insbe- sondere wenn ein Riss oder mehrere Risse eine Rissbreite von mindestens 100 μηι aufweisen, findet durch die Verwendung von Entkopplungsstreifen statt. Dabei wird der Riss oder die Risse nach dem wahlweisen Aufbringen der erfindungsgemäßen Mi- schung mit einem Entkopplungsstreifen versehen, anschließend wird weiterer Beton und/oder Mörtel aufgetragen und die resultierende Oberfläche erneut mit der erfindungsgemäßen Mischung veredelt. Entkopplungsstreifen haften nicht oder nur einseitig, vorzugsweise auf dem Werkstoff und bestehen vorzugsweise aus organischen Bändern, Bitumen, Glasschaum, Wellpappe, Metallen wie Aluminium oder anderen Materialen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Werkstoff vor dem Aufbringen der Mischung teilweise oder ganz mit einer Schaumplatte oder einer Schaumglasplatte versehen, um den Riss zu entkoppeln. Dabei wird der Riss oder die Risse nach dem wahlweisen Aufbringen der erfindungsgemäßen Mischung mit einer Schaumplatte oder einer Schaumglasplatte versehen, anschließend wird weiterer Beton und/oder Mörtel aufgetragen und die resultierende Oberfläche erneut mit der erfindungsgemäßen Mischung veredelt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Werkstoff teilweise oder ganz vor dem Aufbringen der erfindungsgemäßen Mischung mit einer oder mehreren Gewebematten, Fasermatten, Non-woven-Matten mit guter Rissüberbrückung zur Kräfteverteilung im nachfolgenden Werkstoff versehen, um den oder die Risse zu entkoppeln. Dabei wird der Riss oder die Risse nach dem wahlweisen Aufbringen der erfindungsgemäßen Mischung mit einer oder mehreren Gewebe- matten, Fasermatten, Non-woven-Matten versehen, anschließend wird weiterer Beton und/oder Mörtel aufgetragen und die resultierende Oberfläche erneut mit der erfindungsgemäßen Mischung veredelt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fasermatte ein Gewebe aus Kohlefaser.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, werden eine oder mehrere der vorge- nannten Maßnahmen, ausgewählt aus Aufbringen eines Entkopplungsstreifens, einer Schaumplatte oder einer Schaumglasplatte und/oder einer Gewebematte, Fasermatte und/oder Non-woven-Matte miteinander kombiniert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, wird der abgedichtete Werkstoff zusätzlich mit einem wabenartigen Material (Honigwabenstruktur, Honeycombstruktur), z.B. einer Wellpappe, diese getränkt mit der erfindungsgemäßen Mischung, auf den abgedichteten Werkstoff aufgebracht. Anschließend wird das wabenartige Material nochmals mit einer Schicht aus Mörtel versehen und nochmals mit der erfindungsgemäßen Mischung veredelt. Dadurch entsteht ein arbeitender Hohlraum zwischen dem abgedichteten Werkstoff und der Mörtelschicht, der zur Entkopplung des Werkstoffes oder eines Risses oder mehrerer Risse dienen kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann zur Riss-verteilenden Wirkung der erfindungsgemäßen Dichtschicht die Entkoppelung vom Untergrund durch das Einfügen von Trennstreifen, z.B. Polymerbahnen, die Grundierung mit flexiblen Grundierungen z.B. Polymerbeschichtungen, flexiblen Dichtungsschlämmen, Polymermodifikation mit flüssigen oder festen Polymermaterialien wie z.B. Acrylatdispersionen, Polyurethane, Gummi oder andere Kunststoffe, den Einbau von Glasschaumplatten bzw. Schaumbeton oder dem Einblasen bzw. dem Untermischen von Luft (Schaum) in die Dichtschicht erfolgen. Hierdurch kann auch eine zusätzlich thermische Isolationswirkung erreicht werden. Weiterhin können auch andere polymere Grundierungen, wie z.B. Epoxidharz-Primer mit Quarzsand Einstreuung verwendet werden, insbesondere um einen Haftverbund zu polymeren Untergründen herzustellen. Derartige polymere Grundierungen werden bevorzugt mit Quarzsand oder ähnlichem abgestreut, um den Haftverbund mit dem nachfolgenden mineralischen System zu verbessern. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Veredeln eines Werkstoffs, umfasst dabei in einer Ausführungsform, bevorzugt im Schritt b) des Aufbringens der Mischung auf einen Werkstoff, einen Schritt des Verbundaufbaus.
Ein typischer Verbbundaufbau kann sich dabei bspw. wie folgt gestalten:
Aufbringen einer Grundierung auf den Werkstoff, insbesondere in Form eines dünnflüs- sigen Grundierharz, bevorzugt auf PMMA Basis (schnell trocknend, tolerant gegenüber Restfeuchte im Untergrund, wirkt entstauben bei ausgezeichneter Untergrundbenet- zung, hohe Chemikalienbeständigkeit) ; wahlweises Abstreuen der Oberfläche, bspw. direkt mit Quarzsand. Das Abstreuen kann dabei voll- oder teilflächig erfolgen, und/oder ein Schritt des weiteren Aufbaus zur Entkopplung.
Der Schritt des weiteren Aufbaus zur Entkopplung kann bspw. umfassen:
Aufbringen einer hoch elastischen Zwischenschicht, z.B. auf PMMA Basis. Eine derartige elastische Schicht hat bevorzugt eine Dicke von mindestens 2 mm. Bevorzugterweise wir die hoch elastische Zwischenschicht in Kombination mit einem Glasfaserfließ, z.B. mit einem 300g/m2 Glasfaserfließ, auf dem Werkstoff aufgebracht. Für Befahrbarkeit und weitere Rissentkoppelung kann das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich einen Schritt des Überschichtens, bspw. mit flexiblem Vergußmörtel, bevorzugterweise auf PMMA Basis mit Quarzsandabstreuung für optimalen Haftver- bund für die folgende Silikatbeschichtung umfassen. Bevorzugt wird bei einem derartigen Überschichten die dabei entstehende Schicht, bspw. aus dem flexiblen Vergußmörtel mit einer Dicke von mindestens 3 mm aufgebracht.
Analog kann eine Untergrundverfestigung durch Imprägnierung mit Wasserglas erfolgen, wodurch gleichzeitig eine Verfestigung minderfester Untergründe erreicht werden kann. Hierbei wird bevorzugt durch geeignete Materialien (z.B. Quarzsandeinstreuung) eine Haftvermittlung erreicht oder direkt mit rein silikatischen Systemen angebunden.
Weiterhin können auch Lochplatten aus Metall oder Holz in den Untergrund eingebaut werden, um z.B. Risse kraftschlüssig zu verbinden oder als Abziehlehren zu dienen, um sehr präzise Höhenvorgaben einzuhalten (z.B. für Böden von Hochregallagern). In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Silikatmörtel auch zum Verkleben von Metalllochplatten eingesetzt werden, um diese z.B. als Verbinder für Holzkonstruktionen einzusetzen. Hierzu können die erfindungsgemäßen Silikatmörtel flexibilisiert werden, z.B. durch Zugabe von Acrylatdispersionen.
Diese Verbindungsplatten können dann außerdem mit Holzzwischenplatten verbunden werden, um die Bewegung aus dem Untergrund, z.B. bei dynamischen Rissen aufzunehmen. Die silikatische Ankopplung erfolgt dann wieder über einen weiteren Satz Verbindungsplatten, so dass eine Sandwichkonstruktion entsteht (z.B. Beton, Verbindungsplatten aus Stahl, Holzzwischenplatte, Verbindungsplatten aus Stahl, silikatische Dichtschicht). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Dichtschicht oder des Verfahren nach der vorliegenden Erfindung weist die Dichtschicht eine Imprägnierung auf.
Nachträglicher Schutz kann durch die Aufbringung von wasserglashaltigen Imprägnierungen mit anschließender Kratzspachtelung mit rein silikatischen Spachtelmassen (zementfrei) erzielt werden. Hierbei kann das preiswertere CSH optimierte Material in größerer Schichtstärke für die Reprofilierung und statische Tragfähigkeit verwendet und das hoch beständige, teure silikatische Material als dünnschichtiges Oberflächen- Schutzsystem mit höchster Chemikalienbeständigkeit eingesetzt werden. Als An- schmutzungsschutz kann alternativ oder zusätzlich eine Imprägnierung auf Polymerbasis mit zusätzlicher Hydrophobierung oder Oleaophobierung aufgebracht werden.
Bei allen vorgenannten Entkopplungsmaßnahmen, wie z.B. Entkopplungsstreifen, Gewebematten, Schaumplatten oder wabenartigen Materialien, erzeugt das jeweilige eingesetzte Material eine Flexibilität der Veredelungsschicht auf dem Werkstoff. Diese Flexibilität ermöglicht eine Entkopplung der Kräfte die auf den Werkstoff bzw. den Riss oder die Risse im Werkstoff und eventuell auf darauf aufgetragene Schichten wirken, indem sie die Strecke oder die Fläche auf die diese Kräfte wirken, vergrößern. Dadurch werden punktuell wirkende Kräfte auf eine größere Strecke bzw. Fläche verteilt und somit minimiert, da die dynamische Rissenergie eines arbeitenden Risses vom darüber liegenden Material aufgenommen wird. Zusätzlich wird bei dynamischen Rissen eine
Kraftübertragung auf die Veredelungsschicht, die auf den Riss bzw. auf darüber liegenden Materialien aufgetragen wird, verhindert, so dass ein Risseintrag in die Veredelungsschicht verhindert wird. Dies ist vor allem unter dem Aspekt der Gewährleistung der Dichtigkeit des veredelten bzw. abgedichteten Werkstoffs von Bedeutung. Es soll verstanden werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Dichtschicht, insbesondere Vorteile beim Veredeln von Werkstoffen bietet und eine hohe Dichtigkeit und Beständigkeit des Werkstoffes bei ausgezeichneter Umweltverträglichkeit bietet. Dabei kann besonders vorteilhaft ein ungewolltes Eindringen von Flüssigkeit geschützter Oberflächen, insbesondere mineralischer oder metallischer Werkstoffe, erreicht werden. Besonders vorteilhaft wird dies dadurch erreicht, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Veredelung von Werkstoffen, insbesondere von mineralischen oder metallischen Untergründen, insbesondere basierend auf einer silikatischen Bindemittelmatrix, der ungewollte Austritt von Calziumhydroxid reduziert und/oder weitestgehend vermieden wird. Die erfindungsgemäße Dichtschicht kann insbesondere verwendet werden als Korrosionsschutzbeschichtung, Dichtungsschläm- men, WHG-Dichtschichten, Reprofilierungsschichten, in Wasserbauwerken, Abwasserbauwerken, Chemie-, Pharmazie- bzw. Pertochemischen Industriebauwerken, Krankenhäusern, Kindergärten, in der Lebensmittelindustrie, Landwirtschaft bzw. alle säuregefährdeten Betonfertigteile oder Formkörper wie z.B. Betonabwasserrohre, Schlitzrinnen, Schachtringe. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren, bzw. die Dichtschicht zur Rissverfüllung von Beton verwendet werden, insbesondere in Betonwannen für Tanklager. Dort zeigt häufig trotz Stahlarmierung die Betonmatrix Rissbildung z.B. durch Trocknung (statische Risse) oder thermische Belastung (dynamische Risse, hohe Temperatur z.B. in den Lagertanks gegenüber wechselnden Temperaturen der Betonwanne). Derartige Dichtschichten aus Beton dürfen jedoch keine Risse auf- weisen, weshalb sich eine Veredelung mit dem vorliegenden Verfahren zur Sanierung besonders eignet.
Insbesondere ist die Rissverfüllung bei gerissenen Untergründen aus Beton eine wichtige Anwendungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung, die mit dem erfindungsgemäßen Materialien hervorragend realisiert werden können. Hierbei kann insbesondere das in den Betonuntergrund eindringende Wasserglas eine ausgezeichnete Haftung zum Betonuntergrund herstellen. Die Risssanierung kann aber auch klassisch durch Rissverpressung vor der eigentlichen Beschichtung mit den erfindungsgemäßen Mischungen erfolgen.
Sogar bei dynamischen Rissen (z.B. durch wiederkehrende thermische Wechselbean- spruchungen) können durch faserarmierte Beschichtung mit der erfindungsgemäßen Mischung dichte und hoch chemikalienbeständige Dichtschichten auch gemäß Wasserhaushaltsgesetz und Hygieneverordnungen realisiert werden. Eine zusätzliche Entkopplung vom Untergrund kann zudem die Rissbreiten verbessern, die maximal kompensiert werden können. Auch mit Hinblick auf den Hochtemperaturkorrosionsschutz, insbesondere in der Schwerindustrie (Kokerei, Eisen- und Stahlproduktion), Kraftwerken, Müllverbren- nungsanlagen sowie in der Metallproduzierenden oder Verarbeitenden Industrie, bietet die erfindungsgemäße Mischung, bzw. Dichtschicht Vorteile.
Die erfindungsgemäße Dichtschicht kristallisiert spannungsfrei auf der Oberfläche des Werkstoffes aus, und zeichnet sich durch eine relativ hohe Spannungsfreiheit und Temperaturschockstabilität, von bevorzugt bis 1 .400°C, entsprechend dem Schmelzpunkt des Hüttensands, aus.
Ein besonderer Aspekt ist dabei die eluatsichere Verkapselung von flüssigen, metallischen, anorganischen oder auch organischen Materialien zur Nutzung, Lagerung Entsorgung oder den Transport. Durch die Beimischung von strahlenabsorbierenden Materialien (z.B. Bleigranulat, Metallgranulat, Barithsand, etc.) lassen sich auch gut abschirmende Verkapselungen oder Behälter aus dem erfindungsgemäßen Werkstoffen herstellen. Dabei ist besonders bevorzugt eine dreidimensional vernetzte Matrix durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt, die druckwasserdicht und hoch beständig gegen Temperatur und Chemikalienangriff (Raumtemperatur härtende Ke- ramik) ist und daher eluatsicher eingeschlossen ist.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, woraus sich weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen entnehmen lassen.
Beispiel 1
60g Kaliumsilikatlösung Woellner K35, 35% Feststoffgehalt, Dichte 1 ,32g/cm3, molares Si02:K20 Verhältnis 3,4, werden mit 39g Wasser, in dem 0,3g Natriumoxalat, 0,5g Zitronensäure und 0,2g Natriumsulfat gelöst sind gründlich vermischt.
Es entsteht eine Flüssigkeit, die sich leicht auf Betonuntergründe auftragen lässt und tief in die Betonmatrix eindringt. So werden z.B. pro Applikation auf einem B35 = C30- 37 N/mm2 Beton ca. 150g/m2 von der Imprägnierung aufgenommen. Bei vier Applikati- onen lassen sich Risse bis zu einer Rissbreite von 0,3 mm abdichten. Es entsteht nach dem Trocknen eine glasartige Oberfläche. Die Druckfestigkeit des Betons wird nach 7 Tagen Trocknung mit einem Schmidt-Hammer gemessen und erhöht sich von 40 N/m2 auf 48N/mm2 nach der Imprägnierung (Mittelwerte aus 32 Einzelmessungen). Beispiel 2
50g der Flüssigkeit aus Beispiel 1 wird mit 50g fein gemahlenen Hüttensandpulver versetzt und zu einem Brei vermischt. Diese Mischung wird als Kratzspachtelung über gerissenen Beton gestrichen, der zuvor mit 200g/m2 der Flüssigkeit aus Beispiel 1 imprägniert wurde (nass in nass) und über 7 Tage getrocknet. Vor- und nach der Kratzspachtelung wird die Wasseraufnahme mit einem Karsten'schen Prüfröhrchen bestimmt. Vor der Behandlung ist die Wasseraufnahme nicht messbar, da das Wasser durch den Riss sofort entweicht. Nach der Behandlung ist die Wasseraufnahme kleiner 0,1 ml pro Minute und cm2. Die in der vorgenannten Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der vorliegenden Erfindung, können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zur Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Veredeln eines Werkstoffs, umfassend die folgenden Schritte a) Mischen von o Kalium- oder Lithium-Wasserglas mit o einem Wasserglashärter, und o einem Komplexierungsmittel in Wasser, und b) Aufbringen der Mischung auf einen Werkstoff.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Werkstoff keine Risse aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Werkstoff mindestens einen Riss aufweist und das Veredeln damit ein Abdichten ist.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Werkstoff um Beton, Stahlbeton, Stahl, irgendein Metall oder eine Metalllegierung, Holz, Keramik, Glas oder glasfaserverstärkter Kunststoff oder eine Mischung aus einem oder mehreren dieser Werkstoffe handelt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wasserglas entweder in Pulverform oder als Lösung vorliegt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wasserglashärter in einer Menge von 0,2 bis 40 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 2 bis 1 0 Gew.-%, weiter bevorzugt in einer Menge von 4 bis 10 Gew.-% und ganz bevorzugt in einer Menge von 4,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Mischung, in der Mischung vorliegt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Wasserglashärter um eine organische Säure, eine anorganische Verbindung, ein Phosphat oder ein Polyphosphatsalz oder um ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Substanzen handelt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Wasserglashärter um einen Kalziumspender handelt, wie beispielsweise Weißkalkhydrat, Kalziumhydroxid, Kalziumchlorid oder Portlandzementklinker.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Wasserglashärter um Glykolsäure, Ascorbinsäure, Weinsäure, Bernsteinsäure, Zitronensäure, Kieselsäure, Borsäure, Magnesiumsilicofluorid, Natriumtrichloracetat, Aluminiumphosphat, Aluminiumpolyphosphat,
Zinkhexafluorosilikat, Magnesiumhexafluorosilikat, Natriumhexafluorosilikat oder um ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Substanzen handelt.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Wasserglashärter um Aluminiumphosphat, Ascorbinsäure oder um ein Gemisch dieser Substanzen handelt.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei Aluminiumphosphat in einer Menge von 2 bis 10 Gew.%, vorzugsweise 2 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Mischung, in der Mischung vorliegt.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Komplexierungsmittel ein Chelatbildner ist.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Komplexierungsmittel um Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Hexametaphosphonat, ein Oxalat, ein Citrat, ein Iminodisuccinat-Salz oder ein Zeolith oder um ein Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Substanzen handelt.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufbringen der Mischung mittels Flüssigspritzen (mit und ohne Luft), Spachteln, Tauchen, Pinseln, Rollen, Rakeln, Spritzen, Schleudern, Injizieren, Verpressen, Pumpen oder Gießen oder mittels ähnlicher Verfahren erfolgt.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein oder mehrere Risse eine Rissbreite von bis zu 1 00 μηι aufweisen.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein oder mehrere Risse eine Rissbreite von mindestens 100 μηι aufweisen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Mischung vor und/oder nach dem Aufbringen ein Füllstoff zugegeben wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Füllstoff inert oder reaktiv sein kann.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei es sich bei dem Füllstoff um
Quarzsand, Hüttensand, Flugasche oder ein Gemisch dieser Substanzen handelt.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Füllstoff Luft, bevorzugt aufgeschäumte Luft, und/oder ein Leichtzuschlagstoff ist, der bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Blähglas, Aerogel und Glashohlkugeln, zugegeben werden.
21 . Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Füllstoff wenigstens ein thermisch oder elektrisch leitfähiges Material ist, das, bevorzugterweise ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Kohlefasern, Graphit, Ruß und Carbon Nanotubes.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren, insbesondere vor oder während Schritt b) des Aufbringens der Mischung auf den Werkstoff, weiter umfasst einen Schritt des Imprägnierens des Werkstoffes mit einer Flüssigkeit, und nachfolgend einem Schritt des Über- schichtens mit einer Spachtelung, die durch Füllstoffe verdickt wurde.
23. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein oder mehrere Risse einer Schwankung der Rissbreite unterliegen.
24. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach wahlweisem Aufbringen der Mischung ein Riss oder mehrere Risse mit einem Entkopplungsstreifen versehen wird/werden, danach mit einer weiteren Schicht aus Beton und/oder Mörtel versehen wird und die Oberfläche des Betons mit der Mischung veredelt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Entkopplungsstreifen nicht auf dem Riss wohl aber auf dem Werkstoff haftet und aus organischen Bändern, Bitumen, Glasschaum, Wellpappe, Metall wie z.B. Aluminium oder anderen Materialien besteht.
26. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Werkstoff teilweise oder ganz vor dem optionalen Aufbringen der Mischung mit einer Schaumglasplatte versehen wird.
27. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Werkstoff teilweise oder ganz vor dem optionalen Aufbringen der Mischung mit einer oder mehreren Gewebematten und/oder Fließmatten versehen wird, die bevorzugt durch wenigstens ein poly- meres Bindemittel, bevorzugter ein PMMA Bindemittel, fixiert und elastisch entkoppelt wird, und weiter bevorzugt durch geeignete Materialien, insbesondere Quarzsandabstreuung, eine Haftvermittlung erreicht wird, um danach mit einer weiteren Schicht des erfindungsmäßigen Werkstoffs versehen zu werden.
28. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkstoff teilweise oder ganz vor dem optionalen Aufbringen der Mischung mit einer oder mehreren Gewebematten versehen wird, die mit der erfindungsgemäßen Mischung fixiert wird
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, wobei eine oder mehrere
Maßnahme/n ausgewählt aus Aufbringen eines Entkopplungstreifens, einer Schaumplatte, polymere Grundierungen (mit und ohne Gewebe- oder Fließverstärkung, flexibilisiert oder starr) und/oder einer Gewebematte miteinander kombiniert werden.
30. Dichtschicht zum Veredeln eines Werkstoffs, insbesondere eines mineralischen, polymeren oder metallischen Untergrunds, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei bevorzugterweise die Dichtschicht eine silikatische Bindemittelmatrix umfasst und die Bindemittelmatrix ein Kalium- oder Lithium-Wasserglas und ein latenthydraulisches Bindemittel in stöchiometrischer Menge umfasst, wobei das latenthydraulischen Bindemittel mit dem Kalium- oder Lithium-Wasserglas alkalisch akti- viert ist, und die Dichtschicht aus dem flüssigen anorganischen Bindemittel ausgehärtet ist.
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