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Die vorliegende Erfindung betrifft einen oberflächenbeschichteten Bims, ein Verfahren zum Oberflächenbeschichten von Bims, sowie die Verwendung einer Flüssigglas-Zusammensetzung, umfassend Siliciumdioxid und Lösungsmittel, zum Oberflächenbeschichten von Bims.
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Bims oder Bimsstein ist eine schaumige Modifikation glasiger vulkanischer Gesteine. Die eingeschlossenen Blasenräume (Poren) übertreffen die Glasmasse derart an Volumen, dass der Bims auf Wasser schwimmt. Gepulvert sinkt er jedoch unter, da sein spezifisches Gewicht 2,3–2,5 beträgt. Er ist hellgrau, gelblich oder bräunlich, selten schwarz. In seiner chemischen Zusammensetzung stimmt Bims im Wesentlichen mit Obsidianen und Perlsteinen überein. Sie enthalten 55 bis 74 Massenprozent Kieselsäure, 5 bis 15 Massenprozent Alkalien (Kali und Natron), viele auch 1 bis 2 Massenprozent Wasser. Die rundlichen Blasenräume der schaumigen Bimssteinvarietäten und die lang ausgezogenen, parallel geordneten Hohlräume, welche die Faserung und den seidenartigen Glanz der anderen Bimssteine bedingen, sind die Folge einer starken Gas- oder Dampfentwickelung innerhalb der noch glutflüssigen Glasmasse, ganz sowie künstliche Schlacken, wenn sie in noch flüssigem Zustande von Wasserdampf durchströmt werden, bimssteinähnliche Gläser liefern. Wie die Obsidiane und Perlsteine, so enthalten auch die Bimssteine zuweilen Kristallausscheidungen (Bimssteinporphyre), teils, wie in der Tokajer Gegend, Feldspatkristalle, teils Augit, Glimmer und Hauyn. Manche zeigen trotz der Porosität noch Perlitstruktur (Perlitbimsstein).
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Bims wird vielseitig verwendet. Naturbims ist ein Grund- oder Zuschlagstoff für gärtnerische Substrate und ist zur Verbesserung von Böden geeignet. Er verbessert das Porengefüge und damit die Durchlüftung, Wasserspeicherfähigkeit und Durchwurzelbarkeit. Bims ist der leichteste natürlich porosierte Grundstoff im Gartenbau. Aufgrund seiner hohen Wasserspeicherfähigkeit ist er zum Einsatz in Dachbegrünungen geeignet. Fein zermahlen wurde er früher als Schleifmittel für Holz und porenfüllender Zusatz bei der Schellackpolitur verwendet. In der Zahntechnik wird Bimssteinpulver mit unterschiedlicher Körnung für die Vorpolitur von Kunststoffarbeiten (etwa Voll- und Teilprothesen) verwendet, sowie neben Natriumfluorid als Bestandteil des Fluoridierungslacks Duraphat. Bims wird auch bei der Jeansherstellung benutzt, um einen „stone-washed”-Effekt zu erzeugen. Handliche Bimssteine werden für die Fußpflege und zum Abschleifen überschüssiger Hornhaut angeboten. Mit größeren Bimssteinen kann Mauerputz geschliffen werden. Mit Bimsmehl, etwa aus der Apotheke, können Silberringe wieder mattiert oder Holz und seine Lackierung beschliffen werden. Bims wird in unterschiedlichen Körnungen, z. B. 0.6 mm bis 1.6 mm, als Filtermaterial in der Wasseraufbereitung eingesetzt.
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Insbesondere Bims in granularer Form (granularer Bims oder Bimsgranulat) wird primär als Leichtzuschlag für unterschiedliche bau- und bauchemische Produkte eingesetzt, wie z. B. Putze, Mörtel, Feinbeton, Leichtbeton, rheinischer Schwemmstein, Fassaden- und Leichtbauplatten, Brand- und Schallschutzplatten, sowie Dämmprodukte. Aber auch als Leichtzuschlag für Kunststoffe kommt granularer Bims zum Einsatz. Die Vorteile von granularem Bims in diesen Anwendungen liegen in seinem sehr niedrigen Gewicht, was auf die poröse Struktur zurückzuführen ist, in der trotzdem hohen Druckfestigkeit sowie in einer sehr guten Wärmedämmung. Er eignet sich auch zur Schallabsorption, zeigt hohe Atmungsaktivität, ist nicht brennbar und stellt ein Naturprodukt dar, welches durch Tagebau, ohne den Zusatz von Chemie, gewonnen wird.
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Bims zeigt als mineralisches, poröses Naturprodukt eine Tendenz zur Wasseraufnahme. Dies kann sich bei der Verwendung von Bims als Leichtzuschlag in den oben skizzierten Anwendungen als nachteilig herausstellen, da überall dort, wo Wasser für eine Anwendung hinzugemischt werden muss, etwa bei der Herstellung von Leichtbeton, eine gewisser Unsicherheitsfaktor bezüglich der hinzuzugebenden Menge an Wasser besteht, und der Wasserzementwert (der das Verhältnis zwischen der Masse des Anmachwassers und der Masse des Bindemittels einer verdichteten Mischung beschreibt) nicht genau eingestellt werden kann. Dies kann sich unter Umständen nachteilig auf die Eigenschaften des resultierenden Produkts auswirken.
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Zudem neigen auch fertige Produkte, die granularen Bims enthalten, beispielsweise Mauerwerk, dazu, Wasser aufzunehmen, was eine Reihe von Problemen mit sich bringen kann. So kann das in das Bims-haltige Produkt eingedrungene Wasser zu Frostschäden führen, es können Salze oder Schadgase in den Baustoff eindringen, biologischer Bewuchs, zum Beispiel in Form von Algen, Flechten und Pilze kann gefördert werden. Nicht zuletzt verschlechtert das eingedrungene Wasser auch die Wärmedämmung von Bims-haltigen Außenwänden.
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Die
WO-A1-2011/147599 schlägt einen hydrophobierten Bims vor, der über eine hydrophobe Oberflächenbeschichtung verfügt, wobei diese Oberflächenbeschichtung aus einem Silan, Siloxan oder einer Mischung davon, einer organischen Fettsäure oder dem Salz einer organischen Fettsäure, Mineralöl oder Mineralölemulsion oder wenigstens einem Alkan, oder aus Bitumen oder einer bituminösen Emulsion besteht.
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Das Prinzip der Hydrophobierung besteht darin, die Oberflächenenergie des Substrats zu reduzieren. Wasser ist eine Flüssigkeit mit vergleichsweise hoher Oberflächenspannung, die von Oberflächen mit hoher Energie angezogen, von solchen mit niedriger Energie abgestoßen wird. Die hydrophobe Oberflächenbeschichtung imprägniert das Substrat, so dass Wasser nicht mehr in die Poren eindringen und der kapillare Wassertransport von vornhinein unterbunden wird.
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Konventionelle Hydrophobierungen, die in der
WO-A1-2011/147599 zur Hydrophobierung von Bims verwendet werden, zeigen jedoch den Nachteil, dass die Dauerhaftigkeit der Beschichtung nicht vorhersehbar ist. Insbesondere unter dem Einfluss von Bewitterung, gekennzeichnet durch schwankende Temperaturen, Feuchtigkeit, wechselnde pH-Werte, UV-Bestrahlung und Eintragung von mineralischen Salzen, können solche Beschichtungen bald ihre hydrophobierende Wirkung einbüßen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt deshalb in der Bereitstellung eines verbesserten hydrophobierten Bimses, welcher dauerhaft beständig ist gegen Umwelt- und Witterungseinflüsse, wie Feuchtigkeit, schwankende Temperaturen, wechselnde pH-Werte, Mineral- und Salzeintragungen, UV-Bestrahlung, Verschmutzung, Verwitterung und Abrieb.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Bims, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Oberflächenbeschichtung, umfassend Siliciumdioxid, aufweist; durch eine Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es ein Behandeln des Bims mit einer Flüssigglas-Zusammensetzung umfasst; sowie durch die Verwendung einer Flüssigglas-Zusammensetzung, umfassend Siliciumdioxid und Lösungsmittel, zum Oberflächenbeschichten von Bims.
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Die Erfindung wird im Folgenden näher erläutert.
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Der Begriff „Bims” bezeichnet das Naturprodukt, welches im Einleitungsteil beschrieben ist. Der erfindungsgemäße Bims weist eine Oberflächenbeschichtung auf, die Siliciumdioxid (SiO2) umfasst, und dadurch den Bims hydrophobiert.
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Die Oberflächenbeschichtung des erfindungsgemäßen Bimses ist im Wesentlichen aus Schichten aus Siliciumdioxid-Molekülen aufgebaut, deren Haftung aus Quantenkräften resultiert. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche mit jeder der vorherigen und nachfolgenden Ausführungsformen kombinierbar ist, hat die Oberflächenbeschichtung eine Dicke von 0.01 bis 10 μm. Besonders bevorzugt ist eine Schichtdicke von 0.02 bis 5 μm und 0.05 bis 3 μm. Insbesondere bevorzugt ist eine Oberflächenbeschichtung, umfassend Siliciumdioxid, mit einer Schichtdicke von 0.1 bis 1 μm. Die Schichtanalytik des erfindungsgemäßen Bimses kann dabei durch Elektronenmikroskopie erfolgen.
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Die Oberflächenbeschichtung, umfassend Siliciumdioxid, versiegelt den Bims, was zum einen eine Hydrophobierung des Bimses, also eine Abschottung des Bimses gegenüber Wasser, bewirkt, so dass das Wasseraufnahmevermögen des Bimses signifikant reduziert ist. Als Folge davon nimmt der erfindungsgemäße Bims weniger Wasser auf als der unbehandelte Bims, also der Bims ohne erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung. Wasser wird zudem nicht mehr in den Poren und Kapillaren des Bimses transportiert, was Frostschäden, Salzeintragung sowie biologischen Befall unterbindet.
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Zum anderen bewirkt die Oberflächenbeschichtung, umfassend Siliciumdioxid, eine umfassende und lang anhaltenden Erhöhung der Widerstandfähigkeit des Bimses gegenüber weiteren Umwelt- und Witterungseinflüssen, wie Temperatur, UV-Licht, Verschmutzung, Verwitterung und Abrieb.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bimses, welche mit jeder der vorherigen und nachfolgenden Ausführungsformen kombinierbar ist, liegt der Bims in granularer Form vor. Als „granulare Form” wird hierunter ein Zustand verstanden, in dem die Materie aus vielen kleinen, festen Partikeln, wie Körnern, Körnchen, Kugeln, Kügelchen, Geröll, besteht. Die Partikel sind dabei makroskopischer Natur, deren mittlerer Partikeldurchmesser (Körnung) 0.01 bis 50 mm beträgt. Bevorzugt ist ein Partikeldurchmesser von 0.02 bis 40 mm, 0.03 bis 30 mm, 0.04 bis 25 mm. Insbesondere bevorzugt ist ein Partikeldurchmesser von 0.05 bis 20 mm. Die Bestimmung des Partikeldurchmessers des granularen Bimses erfolgt dabei nach gängigen Verfahren aus dem Stand der Technik, wie durch Siebanalyse oder durch Lichtmikroskopie.
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Der erfindungsgemäße Bims ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, welche mit jeder der vorherigen und nachfolgenden Ausführungsformen kombinierbar ist, erhältlich durch Behandeln von Bims mit einer Flüssigglas-Zusammensetzung, welche Siliciumdioxid und ein Lösungsmittel umfasst, wobei besagtes Behandeln von Bims mit der Flüssigglas-Zusammensetzung in derselben Weise erfolgt wie nachfolgend für das erfindungsgemäße Verfahren zum Oberflächenbeschichten von Bims beschrieben.
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Der erfindungsgemäße Bims, insbesondere in granularer Form, ist ein wirksames Zuschlagsmaterial für Leichtbetonapplikationen wie Mauerwerk, da er trotz Oberflächenbeschichtung atmungsaktiv ist, was auf die geringe räumliche Ausdehnung der Siliciumdioxid-Schichten, die die Oberflächenbeschichtung im Wesentlichen bilden, zurückzuführen ist. Außerdem ist das Wasseraufnahmevermögen des Endprodukts, worin der Leichtbeton, umfassend den erfindungsgemäßen Bims, verbaut ist, signifikant reduziert.
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Ferner kann der erfindungsgemäße Bims verwendet werden zur Verarbeitung in Flächenbefestigungen im Garten- und Landschaftsbau, beispielsweise als Betonsteinpflaster, wobei der erfindungsgemäße Bims sowohl als Rohstoff für den Betonkern des Pflasters verwendet werden kann, als auch als Rohstoff im Bereich des Vorsatzes (Deckschicht), die auf den Betonkern des Pflasters appliziert wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Oberflächenbeschichten von Bims ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein Behandeln des Bimses mit einer Flüssigglas-Zusammensetzung umfasst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche mit jeder der vorherigen und nachfolgenden Ausführungsformen kombinierbar ist, umfasst die Flüssigglas-Zusammensetzung Siliciumdioxid und Lösungsmittel. Der Begriff „Lösungsmittel” bezeichnet dabei ein flüssiger chemische Stoff, in der ein anderer chemischer Stoff gelöst oder dispergiert werden kann, ohne dass es zu einer chemischen Reaktion zwischen gelöstem oder dispergiertem Stoff und dem Lösungsmittel kommt. Die Flüssigglas-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann auch als „Hydrophobierungsmittel” bezeichnet werden.
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Das Lösungsmittel der besagten Flüssigglas-Zusammensetzung ist bevorzugt Wasser oder Alkohol, wobei der Alkohol gewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, n-Propanol, und iso-Propanol. Besonders bevorzugtes Lösungsmittel der Flüssigglas-Zusammensetzung ist Ethanol, zum einen aufgrund seiner vergleichsweise geringen Toxizität, zum anderen weil er nach Behandeln des Bimses mit der Flüssigglas-Zusammensetzung einfach entfernt werden kann, z. B. durch Trocknen des behandelten Bimses bei Raumtemperatur (20 bis 30°C) an der Luft oder bei erhöhter Temperatur (>30°C) durch eine Heizung oder in einem Ofen.
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Die Herstellung der Flüssigglas-Zusammensetzung erfolgt durch Extraktion von SiO2-Molekülen aus Quarzsand. Die isolierten SiO2-Moleküle werden in einem der oben beschrieben Lösungsmittel aufgenommen, bevorzugt in Wasser, iso-Propanol oder Ethanol, besonders bevorzugt in Ethanol, wobei der Anteil an SiO2 in der Flüssigglas-Zusammensetzung bevorzugt 0.01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigglaszusammensetzung beträgt. Besonders bevorzugt sind Anteile von 0.02 bis 45 Gew.-%, 0.03 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigglas-Zusammensetzung. Insbesondere bevorzugt ist ein SiO2-Anteil von 0.05 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigglas-Zusammensetzung.
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Die Flüssigglas-Zusammensetzung kann weitere Hilfsstoffe, wie Harze, enthalten. Bevorzugt umfasst die Flüssigglas-Zusammensetzung im Wesentlichen Lösungsmittel und SiO2-Moleküle.
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Besonders bevorzugte Flüssigglas-Zusammensetzungen für das Behandeln des Bimses sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Produkte der CCM GmbH (A.L.G.T.© Produkte; A.L.G.T. = Advanced Liquid Glas Technology).
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Das Behandeln des Bimses mit der Flüssigglas-Zusammensetzung, umfassend Siliciumdioxid und Lösungsmittel, erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche mit jeder der vorherigen und nachfolgenden Ausführungsformen kombinierbar ist, durch Besprühen des Bimses mit der Flüssigglas-Zusammensetzung oder durch Tränken des Bimses mit besagter Flüssigglas-Zusammensetzung.
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Wird der Bims mit der Flüssigglas-Zusammensetzung besprüht, so kann er während des Sprühvorgangs durchmischt werden, beispielsweise händisch, mit einem Löffel oder Spatel, oder maschinell, mittels einer Mischmaschine, um eine feine und homogene Verteilung der Flüssigglas-Zusammensetzung auf der Bimsoberfläche zu gewährleisten. Die Flüssigglas-Zusammensetzung kann sich hierfür in einer zum Besprühen geeigneten Vorrichtung, wie einer Pumpsprühdose oder- flasche, befinden.
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Zur Tränkung des Bimses mit der Flüssigglas-Zusammensetzung wird der Bims in ein spezifisches Volumen der Flüssigglas-Zusammensetzung eingetaucht, so dass er bestenfalls komplett von der Flüssigglas-Zusammensetzung umschlossen ist, und wird anschließend durch Filtration von der Flüssigglaszusammensetzung getrennt.
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Bevorzugt ist das Behandeln des Bimses mit der Flüssigglas-Zusammensetzung durch Besprühen, das eine einfache, effektive und zeitsparende Methode darstellt, um die SiO2-umfassende Oberflächenbeschichtung auf den Bims aufzutragen, und außerdem dazu geeignet ist, die Poren des Bimses wirksam zu versiegeln.
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Die zu applizierende Menge an Flüssigglas-Zusammensetzung wird bedingt durch die Konzentration der Zusammensetzung und Saugfähigkeit des Bimses und beträgt im Allgemeinen 1 Liter/5–50m2 Bims, bevorzugt 1 Liter/6–40m2 Bims, insbesondere bevorzugt 1 Liter/8–30 m2 Bims.
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In einer bevorzugten Ausführungsform, welche mit jeder der vorherigen und nachfolgenden Ausführungsformen kombinierbar ist, werden 20 g der Flüssigglas-Zusammensetzung auf 1 L (granularer) Bims aufgetragen. Mehr bevorzugt ist die Auftragung von 30 g Flüssigglas-Zusammensetzung pro Liter (granularer) Bims, besonders bevorzugt 40 g Flüssigglas-Zusammensetzung pro Liter (granularer) Bims und insbesondere bevorzugt 50 g Flüssigglas-Zusammensetzung pro Liter (granularer) Bims.
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Die Behandlungsdauer (Applikationsdauer) beträgt 1 sec bis 10 min, bevorzugt 2 sec bis 8 min, 3 sec bis 6 min und 4 sec bis 4 min. Insbesondere bevorzugt ist eine Applikationsdauer von 5 sec bis 2 min.
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Zur Homogenisierung der Auftragung kann der mit der Flüssigglas-Zusammensetzung behandelte Bims noch weiter händisch oder maschinell gerührt werden, bevorzugt 10 sec bis 20 min, besonders bevorzugt 20 sec bis 10 min, und insbesondere bevorzugt 30 sec bis 5 min.
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Das Behandeln des Bimses gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform, welche mit jeder der vorherigen und nachfolgenden Ausführungsformen kombinierbar ist, bei einer Temperatur von –20 bis +70°C. Besonders bevorzugt ist das Behandeln bei einer Temperatur von 0 bis 50°C und insbesondere bevorzugt ist das Behandeln bei einer Temperatur von 20 bis 30°C (Raumtemperatur).
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Nach dem Behandeln des Bimses mit der Flüssigglas-Zusammensetzung wird der Bims getrocknet, was in einem Ofen oder an der Luft erfolgen kann. Die Trocknungstemperatur beträgt 20 bis 140°C, bevorzugt 30 bis 130°C, noch mehr bevorzugt 40 bis 120°C, und insbesondere bevorzugt 50 bis 110°C. Die Trocknungsdauer beträgt 10 min bis 24 h, bevorzugt 20 min bis 18 h, insbesondere bevorzugt 30 min bis 12 h.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es sich um ein zeitsparendes Verfahren handelt, durch das eine feine, homogene SiO2-Oberflächenbeschichtung schnell und einfach auf Bims aufgetragen werden kann, insbesondere wenn das Behandeln des Bimses mit der Flüssigglas-Zusammensetzung durch Besprühen erfolgt. Die in dem Verfahren verwendete Flüssigglas-Zusammensetzung besteht dabei bevorzugt im Wesentlichen aus Siliciumdioxid-Molekülen und Lösungsmittel, wobei das Lösungsmittel bevorzugt Ethanol ist, was das Verfahren außerdem ökonomisch macht.
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Neben oberflächenbeschichtetem Bims und Verfahren zum Oberflächenbeschichten von Bims bezieht sich die vorliegende Erfindung außerdem auf die Verwendung einer Flüssigglas-Zusammensetzung, umfassend Siliciumdioxid und Lösungsmittel, zum Oberflächenbeschichten von Bims. Besagte Flüssigglas-Zusammensetzung zeichnet sich dabei durch die unter dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale aus.
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Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem einen Leichtbeton, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er den erfindungsgemäßen Bims umfasst.
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Leichtbeton ist nach deutschen Normen ein Beton mit einer Trockenrohdichte (Raumgewicht) von maximal 2000 kg/m3. Die Vorteile von Leichtbeton bestehen in einer guten Wärmedämmung, in einer leichten Be- und Verarbeitung, sowie in einer guten Ökobilanz. Die Nachteile von Leichtbeton bestehen darin, dass bei eindringendem Wasser ungenügendes physikalisches Verhalten im Vergleich zu anderen Massivbaustoffen vorliegt, d. h. insbesondere, dass der Leichtbeton die eindringende Feuchtigkeit auch nur zögernd wieder abgibt. Wegen der Porigkeit des Leichtbetons droht die Gefahr von Bauschäden, so dass er sich im Allgemeinen nicht als Außenwand ohne weitere Abdichtungsmaßnahmen eignet.
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Diese Nachteile werden durch den erfindungsgemäßen Leichtbeton, umfassend den erfindungsgemäßen Bims, überwunden. Die Oberflächenbeschichtung bewirkt, dass die Wasseraufnahmefähigkeit des Bimses signifikant reduziert ist und der kapillare Wassertransport sowie die Aufnahme und Speicherung von Wasser in den Poren des Bimses unterbunden wird, wodurch Frostschäden vermieden werden. Außerdem wird die Eintragung von Salzen in den Leichtbeton und die Förderung von biologischem Bewuchs, wie Algen, Flechten und Pilze, unterbunden. Ist der Leichtbeton in Außenwänden verbaut, so kommt dies einer verbesserten Wärmedämmung zugute.
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Der erfindungsgemäße Bims kann als Zuschlagsmaterial in der Herstellung von Leichtbeton und Leichtbetonteilen verwendet werden.
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Zur Herstellung des Leichtbetons, umfassend den erfindungsgemäßen Bims, wird der erfindungsgemäße Bims mit Bindemitteln (z. B. Zement nach DIN EN 197 oder DIN 1164-10), gegebenenfalls Zusatzmitteln, und Wasser gemischt. Als Anmachwasser wird Brunnen- oder Leitungswasser benutzt. Die erfindungsgemäße Versiegelung (Hydrophobierung) des Bimses mittels der oben beschriebene Oberflächenbeschichtung ermöglicht die genaue Einstellung des Wasserzementwerts (beschreibt das Verhältnis zwischen der Masse des Anmachwassers und der Masse des Bindemittels einer verdichteten Mischung) beim Anmischen des Leichtbetons.
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Der Leichtbeton, umfassend den erfindungsgemäßen Bims, eignet sich für die Verarbeitung in Betonsteinen, Plastersteinen und Mauersteinen, wie Hohlblöcke, Vollblöcke (geschlitzt, gelocht, massiv), Großblöcke, Vollsteine, Wandbauplatten und Hohlwandplatten, Anschlagsteine, Erkersteine, U-Steine, Deckenabmauerungssteine, Schalungssteine, Vormauerblöcke, Vormauersteine, Formstücke und Mantelstücke für Schornsteine, Stürze, Rollladenkästen und Rollladenblenden, Dachelemente, wie Dachziegel, Dachsteine und flächige Dachbefestigungen, Wandelemente und Deckenelemente, Lärmschutzelemente, sowie sonstige Leichtbetonbauelemente und Leichtbetonsonderbauteile.
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Das Leichtbetonteil, umfassend den erfindungsgemäßen Bims, kann nochmals mit der Flüssigglas-Zusammensetzung behandelt werden, wobei das Behandeln sowohl auf geneigten Flächen (wie Dachziegel, Dachsteinen und flächigen Dachbefestigungen) als auch auf horizontalen Flächen (wie Betonsteine und Pflastersteine, beispielsweise im Garten- und Landschaftsbau) durchgeführt werden kann, vorzugsweise durch Besprühen des Leichtbetonteils mit der Flüssigglas-Zusammensetzung.
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Die Erfindung soll durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht werden.
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Beispiele
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1a. Herstellung von oberflächenbeschichtetem Bims
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100 g granularer Waschbims mit einem Partikeldurchmesser (Körnung) von 2–16 mm und einer Schüttdichte von 283 g/L wurden in einer Glasschale eingewogen. Der Bims wurde bei Raumtemperatur mit einer Flüssigglas-Zusammensetzung (CCM GmbH, A.L.G.T.© Advanced Liquid Glass Technology, W) behandelt, mit der der Bims für 10 sec mittels einer Pumpsprühflasche besprüht wurde. Dabei wurde der Bims kontinuierlich händisch, mittels eines Spatels, durchmischt. Das Mischen in der Glasschale wurde nach Beendigung des Sprühvorgangs noch weitere 3 min aufrecht erhalten. Im Anschluss wurde der besprühte Bims bei 60°C für 2 h getrocknet.
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1b. Visuelle Untersuchung zum Wasseraufnahmevermögen
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In zwei Gefäße mit jeweils einem Ablesevolumen von 1000 mL wurden jeweils 500 mL destilliertes Wasser gegeben. In das eine Gefäß wurden 100 g des Bimses aus Beispiel 1a gegeben, der nicht erfindungsgemäß beschichtet war. In das andere Gefäß wurden 100 g des in Beispiel 1a hergestellten beschichteten Bimses gegeben.
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Nach ca. 5 min zeigte sich, dass der unbehandelte Bims kapillar Wasser aufgenommen hatte und nach 3 Stunden begann, komplett abzusinken. Der erfindungsgemäß beschichtete Bims nahm in demselben Zeitraum kein Wasser auf und blieb an der Wasseroberfläche.
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Beide Gefäße wurden verschlossen und für drei Tage stehen gelassen. Danach wurden die Gefäße erneut inspiziert. In beiden Fällen trat keine Veränderung auf, der erfindungsgemäß beschichtete Bims schwamm auch weiterhin an der Wasseroberfläche.
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2a. Herstellung von oberflächenbeschichtetem Bims
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Es wurden fünf Proben 1 Liter getrocknetem granularen Bims (Schüttdichte 322 kg/m3) der Körnung 0.5–3.5 mm abgewogen. Die Proben wurden jeweils in einem Rilem-Mischer mit einem Mischvolumen von 3 L eingefüllt und anschließend bei Raumtemperatur mit einer Flüssigglas-Zusammensetzung (CCM GmbH, A.L.G.T.© Advanced Liquid Glass Technology, W) unter ständigem Mischen mittels einer Pumpsprühflasche besprüht. Die Applikationsmengen an Hydrophobierungsmittel betrugen:
Probe 0: 0 g (Referenzprobe),
Probe 1: 20 g,
Probe 2: 30 g,
Probe 3: 40 g,
Probe 4: 50 g.
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Die Applikationsdauer betrug je nach Applikationsmenge 30 bis 60 sec. Nach der Applikation der Flüssigglas-Zusammensetzung wurde das Mischen in dem Rilem-Mischer noch weitere 60 sec fortgesetzt. Anschließend wurden die Proben bei 105°C in einem Ofen bis zur Messkonstanz getrocknet.
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2b. Quantitative Untersuchung des Wasseraufnahmevermögens
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Zur Bestimmung der Wasseraufnahme der Bimsproben aus Beispiel 2a wurden jeweils 100 g der Proben in ein ausreichend großes Gefäß mit Wasser gefüllt, so dass alle Bimskörner mit Wasser benetzt waren.
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Nach 18 sowie nach 120 Stunden wurde die Wasseraufnahme der Bimskörner durch Abfiltrieren der Bimskörner und Bestimmung der Masse nach der Abtropfzeit von 30 Minuten bestimmt. Die Ergebnisse sind der folgenden Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle 1: Massenzunahme des Bimses nach Wasserlagerung (Wasseraufnahme) nach 18 und 120 Stunden Wasserlagerung, angegeben in Massenprozent (M.-%), bezogen auf die eingesetzte Menge an Bims vor der Wasserlagerung.
| Probe | Wasseraufnahme in M.-%
(18 Stunden Wasserlagerung) | Wasseraufnahme in M.-%
(120 Stunden Wasserlagerung) |
| 0 | 101 | 135 |
| 1 | 111 | 131 |
| 2 | 92 | 129 |
| 3 | 75 | 112 |
| 4 | 45 | 105 |
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Aus Tabelle 1 geht hervor, dass die Wasseraufnahme der Probe 4 nach 18 Stunden Wasserlagerung gegenüber der Probe 0 um den Faktor 2.2 reduziert ist (45 M.-% Wasseraufnahme bei der Probe 4 vs. 101 M.-% Wasseraufnahme bei der Probe 0). Bei längerer Wasserlagerung (120 Stunden) ist eine Reduzierung der Wasseraufnahme um gut 20% zu verzeichnen (Probe 4 mit 105 M.-% Wasseraufnahme vs. Probe 0 mit 135 M.-% Wasseraufnahme).
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Die erfindungsgemäße Hydrophobierung von Bims durch Behandeln mit einer Flüssigglas-Zusammensetzung führt demnach zu einer Verbesserung der hydrophoben Eigenschaften des Bimses. Der Hydrophobierungseffekt kann durch die Menge an Flüssigglas-Zusammensetzung, mit der der Bims behandelt wird, beeinflusst werden. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Hydrophobierung verbessern lässt, indem der Bims mit einer größeren Menge der Flüssigglas-Zusammensetzung behandelt wird. Da unter baupraktischen Gesichtspunkten (Regen-Ereignisse, Staunässe, Tauwasserbildung) die laborgemäßen Bedingungen nicht erreicht werden, kann auf Basis der vorliegenden Versuchsergebnisse von einer signifikanten Reduzierung der Wasseraufnahme des erfindungsgemäßen Bimses in den oben beschriebenen Verwendungen ausgegangen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/147599 A1 [0007, 0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN 197 [0043]
- DIN 1164-10 [0043]