PROCESSES FOR PREVENTING AND REDUCING THE DAMAGES CAUSED BY SALTS ON CONSTRUCTIONS AND MONUMENTS

Abstract: Method for preventing and minimizing damages caused by salt to buildings, roads or cultural monuments, wherein the buildings, roads or cultural monuments are treated with a compound resulting in an air saturation moisture content higher than that of an aqueous solution saturated with such compound, said content being different from the air saturation moisture content higher than that of an aqeuous solution saturated with the noxious salt, and/or with a surfactant lowering the surface tension of the water or of the aqueous saline solution or increasing the interface tension of the water or of the aqueous saline solution.

Description: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung und Reduzierung von durch Salze mitverursachten Schäden an Bauwerken, Strassen oder Kulturdenkmälern. Gegenstand der Erfindung sind ferner auch die für dieses Verfahren verwendeten Mittel. Das erfindungsgemEsse Verfahren bzw. die erfindungsgemässen Mittel können auch zur Verhinderung oder Reduzierung von Feuchtigkeits- und Frostschäden eingesetzt werden. Bekanntlich wird die Verwitterung von Bauwerken, Baumaterialien, Strassen usw. durch wasserlösliche Salze, Feuchtigkeit und gegebenenfalls andere umweltschädliche Stoffe wesentlich beeinflusst. Zu den schädlichen Salzen gehören beispielsweise: Alkali-, Erdalkali- und Ammoniurn-nitrate,-sulfate,-chloride und -carbonate mit und ohne Kristallwasser. So verwittern vorwiegend mineralische -und poröse Baumaterialien wesentlich schneller, wenn sich Salze in die Poren dieser Materialien einlagern und beim wiederholten Wechsel zwischen feucht und trocken verschiedene Kristallisate bilden. Auch die Einlagerung von Feuchtigkeit oder Wasser in derartige poröse Materialien führt zu einer starken Verwitterung, denn das eingelagerte Wasser friert bei Frost und sprengt das entsprechende Material. Schliesslich verursacht auch der Einsatz von Tau- bzw. Streusalzen auf Strassen erhebliche Schäden an diesen und an den umliegenden Gebäuden. Streusalze dienen dazu, den Gefrierpunkt von Wasser zu senken und somit eine Eisbildung auf Strassen zu verhindern. Aus wirtschaftlichen Gründen werden hauptsächlich Alkali- und Erdalkalichioride eingesetzt. Diese Salze bewirken aber auch, dass die auf den Straen verkehrenden Kraftfahrzeuge schneller rosten. Es wurden auch schon Harnsäuresalze als Streusalze eingesetzt, insbesondere für Rollbahnen auf Flughäfen, da derartige Salze einen geringeren Rostfrass verursachen. Auf manche Verkehrsflächen werden nicht nur im Winter, sondern auch im Sommer Salze gestreut, um Strassenstaub zu binden. Dringen derartige Salze in die Poren von Bauwerken, Strassen und Kulturdenkmälern ein, dann verursachen sie die oben genannten Schäden. Diese Salze greifen jedoch nicht nur poröse Materialien an, sondern führen ch zu einer Korrosion von Eisen- und Stahlkonstruktionen, insbesondere wenn Feuchtigkeit oder Wasser vorhanden ist. Es ist bis heute noch ungeklärt, welcher Mechanismus zu einer Schädigung bzw. Zerstörung der Bauwerke führt. Eine mögliche Erklärung ist folgende: Das in Wasser gelöste Salz wird zusammen mit diesem aufgrund von Kapillarkräften in die Poren eines Bauwerks transportiert. Verdampft das Wasser, dann bilden sich Salzkristalle. Diese Salzkristalle sind hygroskopisch und lagern Wasser unter Volumenvergrösserung an. Diese Volumenvergrösserung sprengt die Porenstruktur. Wiederholt sich dieser Vorgang, dann führt das zu einer starken Verwitterung des Bauwerks. Man hat nun festgestellt, dass durch Feuchtigkeit und Salze verursachte Schäden nicht nur an den Aussenflächen von Bauwerken, sondern auch in den Fundamenten auftreten können. Dies wurde insbesondere an sehr alten historischen Bauten festgestellt, obwohl auch einige moderne Bauten bereits derartige Schaden aufweisen. Man erklärt sich dieses Phänomen wie folgt. Feuchtigkeit, beispielsweise Grundwasser, wird von dem Fundament aus dem angrenzenden Boden aufgesaugt. In einer gewissen Höhe - in den meisten Fällen im Kontakt mit einer wärmeren Umwelt - verdunstet das Wasser und weiteres Wasser wird aufgrund osmotischer Kräfte vom Boden hochgesaugt. Dabei nimmt das Wasser Salze aus dem Boden, aus der Mauer und anderen Teilen auf. In der Verdunstungszone bzw. Verdunstungsstelle lagern sich Salze ab und verursachen die oben genannten Schäden. Es wurden nun verschiedene Massnahmen zur Verhinderung von derartigen Schäden vorgeschlagen. Insbesondere hat man versucht, die Aussenflächen und auch die weiter innen liegenden Teile von Bauwerken hydrophob zu machen. Man glaubte dadurch die Kapillaren "bloclieren" und somit einen Transport des Wassers und der darin gelösten Salze ins Innere der Bauwerke verhindern zu können. Es wurde nun überraschend gefunden, dass nicht nur Kapillarkräfte für den Transport von Wasser und den darin gelösten Salzen verantwortlich sind. Vielmehr wird die Wanderung von Wasser und den darin gelösten Salzen in einer porösen Struktur durch die Änderungen der Luftfeuchtigkeit verursacht. Dabei spielt der Feuchtigkeitsgehalt in der Luft über einer mit einer wasserlöslichen Verbindung gesättigten, einen Ueberschuss dieser Verbindung enthaltenden Lösung (Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt) eine wesentliche Rolle. Bekanntlich ist der Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt in der Luft über einer wassrigen, Salze enthaltenden Lösung niedriger als bei reinem Wasser. Die Luft über reinem Wasser besitzt somit einen höheren Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt als eine wässrige Salzlösung Ändert sich nun die Temperatur, dann wird, in der Luft, die sich über einer wassrigen Salzlösung befindet, der Taupunkt bei einer anderen Temperatur erreicht, als das bei reinem Wasser der Fall ist. Taupunktsdurchgänge verursachen daher Kondensations-, Osmose- und Auskristallisierungsphänomene, deren ständiger Wechsel die Schäden bewirkt. Es bilden sich dabei in den Poren Salzablagerungen mit äusserst grossen Oberflächen. Diese Salze sind äusserst hygroskopisch. Beim Anfeuchten dieser hygroskopischen Salzstrukturen, d.h. bei Taupunktdurchgängen, treten Umstrukturierungen dieser Salzstrukturen auf, die, wenn sich dieser Vorgang wiederholt (mehrfaches Austrocknen und Wiederanfeuchten) zu Schubspannungen und zu einer Zerstörung des porösen Materials führt. Im äusseren Fall wird das Bauwerk völlig zerstört. Der Feuchtigkeitsgehalt der Luft in dem an die Salzformationen bzw. Salzstrukturen angrenzenden Raum beeinflusst somit die Zerstörung des Materials wesentlich. Die Umstrukturierung und Umkristallisierung der Salzstrukturen und die damit verbundene Zerstörung des Materials hängt aber auch von der Oberflächenspannung oder Grenzflächenspannung des Wasser bzw. der wässrigen Salzlösung ab. Aufgabe der Erfindung ist es, in dem Raum, der an Salzstrukturen bzw. Salzformationen angrenzt, stabile Feuchtigkeitsverhältnisse zu schaffen. Derartige stabile Feuchtigkeitsverhältnisse sollen entweder direkt in dem an die Salzstrukturen angrenzenden Raum, auf der Materialoberfläche des Grundmaterials und/oder der Salzstruktur und/oder in den Poren bzw. Kapillaten der Oberflächenschicht erreicht werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemAss durch ein Verfahren gelöst, dass dadurch gekennzeichnet ist, da man Bauwerke, Strassen oder Kulturdenkmäler mit einer Verbindung behandelt, die zu einem SÅattigungsfeuchtigkeits- gehalt der Luft über einer mit dieser Verbindung gesättigten, wassrigen Lösung führt, welcher sich von dem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt in der Luft über einer mit dem schädlichen Salz gesättigten, wässrigen Lösung unterscheidet, und/oder.- mit einer grenzflächenaktiven Verbindung behandelt, welche die Oberflächenspannung von Wasser oder wässrigen Salzlösungen senkt oder die Grenzflächenspannung von Wasser oder wässrigen Salzlösungen erhöht. Unter dem Ausdruck "Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt" wird im Rahmen der folgenden Anmeldung folgendes verstanden. Eine wässrige, mit einer Verbindung gesättigte Lösung führt bei einer bestimmten Temperatur in der Luft über dieser Lösung zu einem bestimmten Feuchtigkeitsge halt,-derin dieser Anmeldung auf eine Temperatur von 20 C bezogen ist und mit Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt bezeichnet wird. Der Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt variiert je nach der in der wässrigen Lösung gelösten Verbindung. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden solche Verbindungen eingesetzt, die einen Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt hervorrufen, der entweder niedriger oder höher ist als der entsprechende Sattigungsfeuchtigkeitsgehalt der schädlichen Salze. Bei den erfindungsgemäss eingesetzten Verbindungen ist der Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt geringer als 100 % r. L., d.h. der Taupunkt über Lösungen dieser Stoffe differiert von dem Taupunkt über reinem Wasser (r.L. = relative Luftfeuchtigkeit). Eine Senkung des Sättigungsfeuchtigkeitsgehalts kann man auch dadurch erreichen, dass man die erfindungsge mäss eingesetzten Verbindungen als wässrige Emulsionen oder Suspensionen verwendet. Die Feuchtigkeitsgehalts änderungen sind dabei umso grösser, je kleiner die Partikel in der Suspension/Emulsion sind. Der Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt liegt bei den meisten Verbindungen zwischen ca. 50-75 % und ca. 90-95 r.L. So führen z.B. Natriumsulfat und andere Sulfate zu einem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt von etwa 90 x r.L. und Natriumchlorid zu einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 75 % r.L. (der Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt ist temperaturabhängig, die angegebenen Werte gelten für 200C). Die zuerst genannten Salze können Kristallwasser anlagern, die Zweitgenannten jedoch nicht. Die erfindungsgemäss eingesetzten Verbindungen sind wasserlöslich und hygroskopisch. Sie adsorbieren Feuchtigkeit auch bei weniger als 100-% r.L. und neigen dazu. in Lösung zu gehen. Vorzugsweise verwendet man Verbindungen, deren Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt zwischen 95 % und 25 % r.L. beträgt. Erfindungsgemäss können Verbindungen, die zu einem Sattigungsfeuchtigkeits- bereich in dem genannten Intervall führen, eingesetzt werden, um entweder den Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt in dem an die Salze oder Salzlösungen angrenzenden Raum zu erhöhen oder zu erniedrigen. ErfindungsgemEss werden Verbindungen eingesetzt, die zu einem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt führen, der sich um 5-50 Prozenteinheiten, ausgedrückt als relative Luftfeuchtigkeit, vorzugsweise um mindestens 5-20 % und insbesondere um mindestens 10-15 % von dem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt des schädlichen Salzes unterscheidet. Erfindungsgemäss können viele anorganische Salze mit und ohne Kristallwasser, die den oben genannten Bedingungen entsprechen, eingesetzt werden. Geeignete Salze sind beispielsweise Alkali- und Erdalkali-phosphate und -phosphite(z.B. Natriumhypophosphit) sowie -nitrite (z.B. Kaliumnitrit). Vorzugsweise werden solche Salze verwendet, deren Hydratwassergehalt sich bei Taupunktsdurchgängen nicht ändert. Mischungen aus verschiedenen Salzen führen häufig zu einem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt, der sich erheblich von dem der einzelnen Salze unterscheidet. So beträgt der Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt von K C103 = 95 % und von NaCl = 74 % relative Luftfeuch tigkeit. Der Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt einer Mischung dieser Salze beträgt aber 36 % r.L. Erfindungsgemäss können somit auch Mischungen aus einem schädlichen Salz und einem anderen Salz eingesetzt werden, um die durch das schädliche Salz hervorgerufenen Schäden zu verhindern. Vorzugsweise verwendet man aber organische Salze, beispielsweise wasserlösliche Salze von organischen Säuren, z.B. Salze von Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Citronensäure, Valeriansäure und deren Isomere. Auch Salze höherer Fettsäuren, d.h. Säuren mit sechs oder mehr Kohlenstoffatomen, können eingesetzt werden, sofern diese wasserlöslich oder mit Wasser mischbar sind. Zu den bevorzugten Salzen gehören die Alkali- und Erdalkalimetallsalze. Die oben genannten Salze werden vorzugsweise eingesetzt, um den SAttigungs- feuchtigkeitsgehalt unter den durch das schädliche Salz hervorgerufenen Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt zu senken. Erfindungsgemäss einsetzbare Verbindungen, welche den Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt so ändern, dass er über dem Sättigungsgehalt liegt, der durch das schädliche Salz hervorgerufen wird, sind wasserlösliche Kohlenhydrate, beispielsweise einfache Zucker (Monosaccharide und Disaccharide) und auch Hexosen und Pentosen. So kann man beispielsweise Glukose und deren Stereoisomere einsetzen, z.B. Manose, Fructose, Arabinose, Xylose, Ribose und Galactose. Als einsetzbare Disaccharide kann man Saccharose, Maltose, Cellubiose und Lactose nennen. Erfindungsgemäss können auch Polysaccharide, beispielsweise Cellulose und Stärke, eingesetzt werten. Der durch diese Verbindungen hervorgerufene Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt beträgt 80-95 % r.L. Durch das beschriebene, erfindungsgemässe Verfahren ist es möglich, sogenannte Salzwanderungs-, Salzsprengungsund Salzzerstörungsprozesse zu verhindern oder jedenfalls erheblich zu reduzieren. Die Wanderung der schädlichen Salze wird nun nicht nur durch die Änderung des Sättigungsfeuchtigkeitsgehaltes sondern auch durch die Form und Eigenschaften des wässrigen Filmes beeinflusst, in dem die schädlichen Salze gelost sind und der in die Poren der zu schützenden Bauwerke eindringt. Dabei spielt insbesondere die Dicke dieses, Filmes (und dessen Meniskusabschluss) eine Rolle, die wiederum abhängig ist von der Oberflächenspannung des Filmes und dessen Grenzflächenspannung gegenüber dem angrenzenden Material. In dem erfindungsgemSssen Verfahren zur Verhinderung und Reduzierung von durch Salze mitverursachten Schäden können auch grenzflächenaktive Verbindungen eingesetzt werden, die die Oberflächenspannung von Wasser oder wässrigen Salzlösungen senken. Es handelt sich dabei um Tenside. Durch den Einsatz dieser Tenside können die Wanderung der Salze und die durch diese Salze hervorgerufenen Schäden verhindert oder zumindest reduziert werden. Erfindungsgemäss können kationische, anionische und nicht-ionische Tenside, vorzugsweise nicht-ionische Tenside eingesetzt werden. Als nicht-ionische Tenside werden vorzugsweise solche eingesetzt, die in niedrigen Alkoholen oder Wasser lösbar oder damit mischbar sind. Beispiele für anionische Tenside sind: Sulfonierte und sulfurierte Ester, Amine und Polyäther, sulfonierte und sulfurierte Fette, ole und Fettsäuren, Reaktionsprodukte von Fettsäuren mit binären, tertiären und quaternären organischen Aminen und Seifen unterschiedlicher Art. Bevorzugte nicht-ionische Tenside sind Alkohol-Alkylenoxidaddukte, Ester und Äther. Beispielsweise kann man nennen: Sorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Polyoxyethylenfettsäureester und Polyoxyethylenfettalkoholäther, Polyoxyethylenaddukte, Alkylphenolethylenoxidaddukte, Fettsäureethylenoxidaddukte, Alkylglyceryletylenoxidaddukte, Fettalkoholetoxilate, alkoxylierte Alkylphenole und dgl Brauchbare Handelsprodukte dieser Art sind unter anderem: Polyoxyethylenstearat, Sorbitanmono oleat, Sorbitanmonopalmitat, Sorbitanmonostearat, Sorbitantristearat, Sorbitanmonooleat, Sorbitantrioleat, Polyoxyethoxysorbitanmonooleat, -monopalmitat,-mono- stearat,-tristearat,-trioleat usw. In dem erfindungsgemässen Verfahren können auch Verbindungen eingesetzt werden, die sowohl die Oberflächenspannung von Wasser vermindern (Tenside) als auch zu einem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt führen, der sich von dem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt von reinem Wasser unterscheidet. Beispiele für derartige, wasserlösliche Verbindungen, die einerseits den Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt ändern und andererseits oberflächenaktive Mittel darstellen, sind Polyphosphate, beispielsweise Natriumtripolyphosphat. Der Einsatz von Tensiden auf Strassen hat den Vorteil, dass die durch Streusalz bedingte Zerstörung der Strassen verhindert oder zumindest verlangsamt wird. Auch verlangsamt der erfindungsgemässe Einsatz von Tensiden den Rostfrass an Kraftfahrzeugen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die Tenside zusammen mit bekannten Streusalzen als Frostschutz- mittel bzw. Streumittel eingesetzt. Gegebenenfalls können noch andere faserartige oder körnige Materialien zugemischt werden. Dazu zählen natürliche Filler-, Sandund Schottermatialien sowie industrielle Abfallprodukte, beispielsweise Asche oder Schlacke. Falls erforderlich, können auch organische FlUssig- keiten, beispielsweise Dieselöl, Mineralöl, zugemischt werden, um die Haftung auf einer Unterlage zu verbesseren. Die Tenside können auch - wie bereits oben ausgeführt alleine eingesetzt werden, insbesondere zum Schutz von Strassen und Bauwerken. Diese Tenside schützen die genannten Konstruktionen vor den Schäden, die durch Feuchtigkeit Salze und Frost verursacht werden. Erfindungsgemäss werden vorzugsweise solche Tenside eingesetzt, welche die Oberflächenspannung von Wasser, die normalerweise etwa 70 Dyn/cm beträgt, auf 20-50 Dyn/cm reduzieren. Es konnte bis jetzt noch nicht theoretisch erklärt werden, aufgrund welchen Mechanismus die eingesetzten Tenside zu einer Verhinderung bzw. Reduzierung von Schäden führen, die durch Salze und Feuchtigkeit verursacht werden. Die Tatsache, dass der Zusatz von oberflächenaktiven Mitteln in Form von Tensiden die Oberflächenspannung von Wasser oder wässrigen Salzlösungen herabsetzt und somit die Kapillarkräfte verringert, so dass wässrige Lösungen von schädlichen Salzen nicht so tief in-die Poren der zu schützenden Bauwerke eindringen können, erklärt dieses Phänomen nur teilweise. Neuere Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass die eingesetzten Tenside die Eigenschaften von Lösungsfilmen ändern und die Strukturveränderungen der Salze bei Anderungen der relativen Feuchtigkeit beeinflussen. Dies führt zu einem veränderten Kristallisationsverhalten der eingedrungenen schädlichen Salze, so dass Salzsprengungen verhindert werden. Eine exakte theoretische Erklärung konnte jedoch noch nicht gefunden werden. Die oben genannten, überraschend vorteilhaften Wir- kungen der Tenside können auch erreicht werden nun man die Tenside bereits bei der Herstellung von Strassen dem Strassenbelag zumischt. Erfindungsgemäss können die Wanderung oder der Transport von Salzen oder wässrigen Salzlösungen und damit die entsprechenden Schäden auch durch Einsatz von bindungen verhindert bzw. reduziert werden, i qi Grenzflächenspannung von Wasser oder wässrigen Salzlösungen erhöhen. Es kann sich dabei um bekannte Hydrophobierungspräparate handeln. Erfindungsgemäss können Wachse, Paraffine, Stearate, Silane, Siloxane, Silikone und Fluorkohlenwasserstoffe eingesetzt werden. Bevorzugt sind Silane, deren Hydro- lysate und Hydrolysatkondensate, insbesondere Alkoxy- silane, z.B. Alkyl- oder Arylalkoxysilane, oder Phenoxy- silane. Die bevorzugten Alkoxysilane sind Alkyltri- alkoxysilane. Die Alkylgruppen der Alkyltrialkoxysilane. können. gerade oder verzweigt sein und enthalten 1 bis 12 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoff- atome. Beispiele für derartige Alkylgruppen sind: Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, tert. Butyl, Pentyl, Isopentyl, Hexyl, Octyl, Iso- octyl und Decyl. Die Alkylgruppen im Alkoxyrest weisen im allgeme:inen 1-6 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1-4 Kohlenstoff- atome, auf. Beispiele für derartige Gruppen sind: Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl und Isopentyl. Am bevorzugtesten sind Methyl- und Ethylgruppen. Geeignete Arylgruppen sind beispielsweise Phenyl und Naphthylgruppen, die gegebenenfalls substituiert sein können. Es können auch Produkte eingesetzt werden, die durch Hydrolyse oder partielle Hydrolyse von Alkoxysilanen oder durch Kondensation von diesen Hydrolyseprodukten erhalten wurden. Von diesen Kondensationsprodukten sind oligomere Silane oder Siloxane mit 2-10 Si-O-Grup pen pro Molekül bevorzugt. Es wurde ferner überraschend festgestellt, dass Ver bindungen, die den Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt ändern, erfindungsgemäss auch zusammen mit Verbindun gen, welche die Oberflächenspannung ändern und/oder zusammen mit Verbindungen, die die Grenzflächenspannung von Wasser oder einer wässrigen Lösung ändern, eingesetzt werden können. Durch die Kombination der artiger Verbindungen kann die Wanderung von Salzen und damit die durch Salze im Zusammenhang mit Feuchtig keit hervorgerufenen Zerstörungen verhindert oder reduziert werden. Das erfindungsgemässe Verfahren dient einerseits dazu, Bauwerke, Strassen oder Kulturdenkmäler vor Schäden zu schttzen, die durch Salze, die gegebenenfalls mit Wasser oder Feuchtigkeit zusammenwirken, hervor gerufen werden. Das erfindungsgem sse Verfahren kann auch zur Verminderung oder Reduzierung von Feuchtigungs oder Frostschäden eingesetzt werden. Es handelt sich dabei um eine Art Imprägnierung, um die entsprechenden Bauwerke, Strassen und Kulturdenkmäler zu schützen. Das erfindungsgemässe Verfahren kann andererseits aber auch angewendet werden, um bereits geschädigte Bauten zu behandeln. Auf diese Weise wird eine weitere Verwitterung oder Zerstörung von Bauten, in die z.B. bereits schädliche Salze eingedrungen sind, verhindert oder zumindest verlangsamt. Die zur Durchführung des erfindungsgemäSen Verfahrens eingesetzten Mittel können auch zusammen mit bekannten porenfüllenden Stoffen verwendet werden. Derartige porenfüllende Stoffe sind beispielsweise Kieselsäureester,silikate (Wasserglas), Epoxide, Urethane, Acrylate usw. Das erfindungsgemSsse Verfahren ist sowohl zum Schutz von porösen, in erster Linie mineralischen Materialien, als auch zum Schutz von massiven Konstruktionen, beispielsweise Eisen- und Stahlkonstruktionen geeignet. Erfindungsgemäss behandelt man die Oberfläche des bereits geschädigten oder zu imprägnierenden Materials mit mindestens einer der erfindungsgemäss eingesetzten Verbindungen. Diese Verbindungen können entweder in flüssiger oder in fester Form, als Lösungen, Emulsionen, Suspensionen oder Aerosole eingesetzt werden. Es kann auch erforderlich sein, eine Flüssigkeit als Transportmedium zu verwenden. In diesem Fall können Wasser oder bekannte Lösungs- und Dispersionsmittel zum Einsatz kommen. Soll Wasser als Transportmedium vermieden werden, insbesondere um Salze nicht unkontrolliert auf den zu behandelnden Bauwerken umzuverteilen, können auch wasserfreie Transportmedien, beispielsweise aliphatische oder aromatische Lösungsmittel eingesetzt werden. Als aliphatische Lösungsmittel kommen in Betracht: Ein- oder mehrwertige Alkohole, Ketone, Ester und Äther, die vorzugsweise wasserlöslich sind. Einsetzbare Alkohole sind Methanol, Athanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Glykol, Propylenglykol, Butylenglykol und Glycerin. Verwendbare Ketone sind beispielsweise Aceton und Methylethylketon. Geeignete Ester sind beispielsweise Essigsäureester mit mehrwertigen Alkoholen, wie Glykol und Glycerin. Zu den einsetzbaren Äthern zählen Ethylenglykolmonoethyläther und Ethylenglykolmonomethyläther. Als aromatische Lösungsmittel können beispielsweise Benzol, Xylol, Toluol, Lacknaphta, Terpentinölersatz u. dgl. eingesetzt werden. Die oben genannten wasserlöslichen oder mit Wasser mischbaren Transportmedien können gegebenenfalls als solche eingesetzt werden, um den Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt oder die Oberflächenspannung bzw. Meniskusform von Wasser oder einer wässrigen Lösung im Rahmen der vorliegenden Erfinduing zu verändern. Diese Transportmedien stellen somit erfindungsgemäss einsetzbare Verbindungen dar. Sind bereits schädliche Salze oder deren wässrige Lösungen in zu behandelnde Bauwerke eingedrungen und wünscht man, dass bei der Durchführung des erfin dungsgemässen Verfahrens eine Umlagerung und weitere Verteilung der schädlichen Salze vermieden wird, dann setzt man als Transportmedium Flüssigkeiten ein, welche wasserlösliche Salze nicht oder nur im geringen Masse lösen. In diesem Fall kann das Transportmedium auch eine Mischung aus Wasser und einer nicht-wasserlöslichen Flüssigkeit in Form einer Emulsion sein. Wünscht man hingegen die bereits eingedrungenen Salze oder deren wässrige Lösungen weiter zu verteilen, dann verwendet man als Transportmedium hauptsächlich Wasser oder Wassermischungen für die Verteilung der sättigungsfeuchtigkeitsgehaltsändernden Verbindung und/oder oberflächenaktiven Verbindung. Setzt man die Verbindungen, die den Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt ändern und/oder die Oberflächenspannung von Wasser senken und/oder die Grenzflächenspannung von Wasser erhöhen, zusammen mit einem gasförmigen oder flüssigen Transportmedium ein, dann kann man auch eine pulverförmige Trägersubstanz verwenden, so dass man eine Mischung aus der Trägersubstanz, dem flüssigen oder gasförmigen Transportmedium und dem im Sinne der vorliegenden Erfindung aktiven Stoff auf eine Fläche eines zu schützenden, porösen, gegebenenfalls salzhaltigen Materials aufbringt. Der Transport-in das Porensystem der Oberflächenschicht erfolgt dann durch Kapillarkräfte (Aufsaugen). Erfindungsgemäss führen auch Mischungen aus einem Tensid (Netzmittel) und einem Hydrophobierungsmittel zu einem überraschend vorteilhaften Effekt. Die erfindungsgemäss einsetzbaren Verbindungen können, gegebenenfalls zusammen mit einem Transportmedium, durch Tauchen, Rollen, Pinseln, Spritzen, Sprayen usw., gegebenenfalls unter Anwendung von über- und Unterdruck auf die zu schützenden Bauwerke aufgetragen werden. Die Haftung zwischen einer aktiven Verbindung oder einem diese Verbindung enthaltenden Mittel auf einem Substrat kann physikalisch sein (Partikelabsorption) oder kann durch spezielle haftungsverbessernde Stoffe (Leim) oder durch chemische Reaktion mit dem Substrat erreicht werden. Zerstören die Verbindungen, die den S & tigungsfeuchtig- keitsgehalt ändern und/oder die Oberflächenspannung verringern (Tenside) die wasserabweisende Wirkung (Verhinderung des Einsaugens von Wasser in die Kapillaren) eines üblichen Hydrophobierungsmittels, dann kann man übliche Hydrophobierungsmittel zusammen mit den anderen erfindungsgemäss einsetzbaren Verbindungen verwenden, um Wanderungen von Salzen und dadurch hervorgerufene Zerstörungen zu verhindern oder zu reduzieren. Erfindungsgemäss werden Verbindungen eingesetzt, die zu einem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt führen, der sich von dem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt der durch die schädlichen Salze hervorgerufen wird, unterscheiden. Es ist aber auch möglich, solche Salze einzusetzen im erfindungsgemässen Verfahren, deren Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt sich nicht unterscheidet. Dadurch wird der Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt über den schädlichen Salzen oder deren wässrigen Lösungen fixiert, so dass Taupunktsdurchgänge nicht vorkommen können. Auch so werden Materialwandungen, Umstrukturierungen und ein Sprengen des Grundmaterials verhindert. Erfindungsgemäss können nicht nur die inneren oder äusseren Oberflächen von Bauwerken behandelt werden, sondern es ist auch möglich, die erfindungsgem ss eingesetzten Verbindungen in das Material des entsprechenden Bauwerks einzubringen;, d.h. zu injizieren. Eingangs wurde geschildert, dass die Fundamente insbesondere von historischen Bauten häufig durch Salze verursachte Schäden aufweisen, da Wasser aus der Umgebung (gegebenenfalls Grundwasser) vom Fundament aufgesaugt wird und in den Mauern hochsteigt. In einer gewissen Höhe verdunstet das Wasser dann und die Salze lagern sich ab. Es ist nun möglich, den Kapillartransport des Wassers oder der wassrigen Salzlösungen zu verhindern oder zu verringern, indem man den durch Rapillarkräfte verursachten Transport des Wassers nicht wie üblich durch eine Hydrophobierung der Poren sondern dadurch unterbindet, dass man paradoxerweise die Wände des Porensystems benetzt und anfeuchtet. Massgebend für den durch Kapillarkräfte bedingten Transport von Flüssigkeiten in einem Poren- und Kapillarsystem ist nicht nur der Unterschied in der Oberflächenspannung zwischen dem Wasser und der Porenwand, ausgedrückt durch den sogenannten Randwinkel, sondern auch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit. Die Oberflächenspannung von Wasser beträgt nun ungefähr 75 Dyn/cm. Indem man nun gemäss den erfindungsgemässen Verfahren Tenside einsetzt, kann man diese Oberflächenspannung verringern, so dass die Länge bzw. Höhe des Kapillartransportes des Wassers sehr stark reduziert wird (bis auf ein Drittel der ursprünglichen Höhe). Die Flüssigkeiten und die darin gelösten Salze können dann nicht mehr bis zur Verdunstungsfläche gelangen, so dass weitere Schäden vermieden werden. Die entsprechenden Tenside plaziert man entweder am Anfang oder in der Mitte oder auch am Ende des Transportweges. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen. So kann man die Tenside beispielsweise auf den Boden aufbringen, bevor man das Fundament errichtet. Man kann die Tenside aber auch in das bereits geschädigte Fundament oder Mauerwerk injizieren, beispielsweise indem man Rohre entweder in den Boden des Fundamentes oder von aussen in das Fundament einbringt und über diese Rohre die entsprechenden Tenside injiziert. Der folgende Versuch zeigt, wie durch den erfindungsgemässen Einsatz von Tensiden die Länge bzw. Höhe des Kapillartransportes von Wasser sehr stark reduziert wird. Zwei Stäbe aus Leichtbeton mit einem Volumengewicht von 0,5 t/m3 und den Massen 30 x 30 x 100 mm wurden stehend plaziert, und zwar Stab 1 in gewöhnliches Leitungswasser mit einer Oberflächenspannung von etwa 70 Dyn/cm und Stab 2 in Leitungswasser mit einem Tensidzusatz mit einer berechneten Oberflächenspannung von etwa 45 Dyn/cm. Nach einem Tag ist das Wasser gestiegen in Stab 1 um 60 mm und Stab 2 um 10 mm. Somit ist das Wasser in dem Stab, der nach dem er findungsgemässen Verfahren mit einem Tensid behandelt worden ist, wesentlich weniger hochgestiegen als in dem unbehandelten Stab. Zudem hat der erfindungsgemäss behandelte Stab eine markierte obere Feuchtigkeitsgrenze, während die Feuchtigkeitsgrenze im unbehandelten Stab fliessend ist. Wie bereits oben ausgeführt, beruht die Schädlichkeit der wasserlöslichen Salze auf deren Eigenschaft, bei Änderungen der Luftfeuchtigkeit ihre StruktUr zu ändern und durch Wanderungen auf dem Substrat die mit diesen Salzen bedeckte Fläche des Substrats zu vergrössern. Diese Wanderung kann man durch einfache Versuche veranschaulichen, wenn man "Salzstrukturen" aus Lösungen heraus auf glatten Glasflächen wandern bzw. steigen lässt. Die Wanderungs- bzw. Steiggeschwindigkeit ist ein Mass für die "Agressivität". Bei Versuchen, die bei einer Temperatur von etwa 20 C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von ca. 60 % durchgeführt wurden, stieg Natriumsulfatdecahydrat, das zu einem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt von 93 % r.L. führt, um 45 mm, während eine Mischung aus Natriumsulfatdecahydrat und Kaliumnitrit (Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt von Kaliumnitrit = 45 X r.L.) um Null Millimeter stieg. Durch Zusatz von Kaliumnitrit zu Natriumsulfat konnte die bekannte Agressivität des Natriumsulfats vermindert werden. Es konnte ferner gezeigt werden, dass die durch Tausalze bzw. Streusalze (Natriumchlorid, Natriumsulfat,. Natriumcarbonat) hervorgerufenen Ausblühungen in Gewölben von Baudenkmälern wirksam nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelt werden konnten. Dazu wurde die Oberflächenschicht mit einem erfindungs gemässen Mittel bzw. nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelt. Es wurden dazu sowohl Tenside (Tween 20) als auch organische Salze (Kaliumacetat in Alkohol) oder anorganische Salze (z.B. Kaliumnitrit) in Wasser eingesetzt. Nach der Behandlung verschwanden die sogenannten Tausalzausblühungen. Die Verhinderung von Frostschäden nach dem erfindungs gemässen Verfahren wurde anhand folgenden Versuches demonstriert. Die Frostbeständigkeit von Beton gegenüber Schäden, die durch Tausalz hervorgerufen werden, wurde nach einem international genormten Test durchgeführt. Dazu wurde Beton mit einer 3-4%igen NaCl-Lösung behandelt. Die Temperatur wurde mehrmals unter den Gefrierpunkt erniedrigt und dann wieder erhöht, wobei die dabei auftretenden Schäden beobachtet wurden. Durch Zusatz von Zucker oder wasserlöslichen Netzmitteln zur Prüflösung wurde die Beständigkeit des untersuchten Betons (K 300) gegenüber derartigen Temperaturänderungen wesentlich erhöht, denn es waren 50 % mehr Zyclen (Temperaturwechsel) nötig, um den Beton zu zerstören.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Verhinderung und Reduzierung von durch Salze mitverursachten Schäden an Bauwerken, Strassen oder Kulturdenkmälern, dadurch gekennzeichnet dass man die Bauwerke, Strassen oder Kulturdenkmäler mit einer Verbindung behandelt, die zu einem Sätti gungsfeuchtigkeitsgehalt der Luft über einer mit dieser Verbindung gesättigten, wässrigen Lösung führt, welcher sich von dem Sättigungsfeuchtigkeits gehalt in der Luft über einer mit dem schädlichen Salz gesättigten, wässrigen Lösung unterscheidet, und/oder mit einer grenzflächenaktiven Verbindung behandelt, welche die Oberflächenspannung von Wasser oder wässrigen Salzlösungen senkt oder die Grenzflächen- spannung von Wasser oder wässrigen Salzlösungen erhöht. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung verwendet, die zu einem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt zwischen 20 und 90 % relative Luftfeuchtigkeit (r.L.) führt. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dap man eine Verbindung verwendet, deren S ttigungs- feuchtigkeitsgehalt sich um 5 bis 60 %, relative Luft feuchtigkeit, von dem Sättigungsfeuchtigkeitsgehalt des schädlichen Salzes unterscheidet. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine grenzflächenaktive Verbindung ein setzt, die hydrophob ist und die Grenzflächen spannung von Wasser oder einer wässrigen Salzlösung so erhöht, dass deren Randwinkel auf einem benetz baren Substrat mehr als 90t beträgt. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Tensid einsetzt. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Tensid zusammen mit einer gefrierpunkts erniedrigenden Verbindung, gegebenenfalls zusammen mit körnigen oder faserförmigen, friktionserhöhenden Materialien einsetzt, wobei die gefrierpunkts erniedrigende Verbindung gegebenenfalls auch staub bindende Eigenschaften besitzt. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die äussere oder innere Oberfläche der Bauwerke, Strassen oder Kulturdenkmäler behandelt. 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Tensid in die Bauwerke, Strassen oder Kulturdenkmäler einbringt, 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dap man die verwendete Verbindung in fester oder flüssiger Form, als viskoses Konzentrat, als Lösung, Emulsion, Sus pension oder Aerosol einsetzt. 10. Frostschutzmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Tensid, gegebenenfalls zusammen mit einem Streusalz und/oder körnige oder faserförmige, friktionserhohende Materialien, enthält. i1. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass es ein anorganisches Salz, das über einer wässrigen, gesättigten Lösung dieses Salzes einen Sättigungs feuchtigkeitsgehalt von 20-90 % relative Luftfeuchtig keit hervorruft, oder ein wasserlösliches Salz von organischen Säuren, insbesondere Alkali- oder Erdalkalimetallsalz von Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Zitronensäure, Valerian säure, höheren Fettsäuren mit 6 oder mehr Kohlen stoffatomen, oder wasserlösliche einfache Zucker, wie Monosaccharide und Disaccharide (beispielsweise Saccharose, Maltose, Cellobiose und Lactose), Hexosen, Pentosen, Glukose und deren Stereoisomere, wie Manose, Fructose, Arabinose, Xylose, Ribose und Galactose, oder Zellulose und Stärke, oder ein Tensid aus der Gruppe: sulfonierte und sulfurierte Ester, Amine und Polyäther, sulfonierte und sulfurierte Fette, Öle und Fettsäuren, Reaktionsprodukte von Fettsäuren mit binären, tertiären und quaternären organischen Aminen und Seifen, Alkohol-Alkylenoxidaddukte, Ester und Äther, beispielsweise Sorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Polyoxyethylenfettsäureester und Polyoxyethylenfettalkoholäther, - Polyoxyethylenaddukte, Alkylphenolethylenoxidaddukte, Fettsäureethylenoxidaddukte, Alkylglycerylethylenoxidaddukte, Fettalkoholetoxilate, alkoxylierte Alkylphenole und dgl., beispielsweise Polyoxyethylenstearat, Sorbitan monooeat, Sorbitanmonopalmitat, Sorbitanmonostearat, Sorbitantristearat, Sorbitanmonooleat, Sorbitantrioleat, Polyoxyethoxysorbitanmonooleat, -monopalmitat, -monostearat, -tristearat, -trioleat usw., oder ein Polyphosphat , beispielsweise Natriuntripolyphosphat, oder eine Mischung aus mindestens zwei Verbindungen der oben genannten Art alleine oder in einem Verdinnungsni;ttel enthält.

Inventors: PUHRINGER, JOSEF, DR., PÜHRINGER, Josef, Dr.
Applicants: PUHRINGER, JOSEF, DR.
Application year: 1983
Main classification: C09K3
IPC codes: C09K17, C04B41, C09K3