建筑材料和建筑构件的密封方法 本发明涉及一种多孔建筑材料的密封方法。在下文中，术语“建筑材料”也可理解为由这种建筑材料制成的建筑构件(如砖墙、柱)和建筑结构(如桥)。本发明还涉及一种密封组合物，特别是这种密封组合物在上述方法中的应用。本发明的应用范围包括可能与液体接触的所有类型多孔建筑材料。
例如，与土壤接触的建筑构件与土壤中存在的水直接接触。因此，可以分成如下几种负载情况：
-土壤水分(土壤中存在的水分，依靠毛细管连通并通过毛细管力-甚至与重力方向相反-传输)
-未施加压力的水(液滴状降水、渗漏水或自来水，它们对密封物没有施加或仅短暂地施加微小的流体静压力)
-加压水(对密封物长期施加流体静压力)
在原施工方案框架内用新的建筑结构实现与土壤接触的建筑构件的密封，以及以后需要修缮建筑物时进行的密封工作。
在新施工方案框架内将密封物(如与土壤接界的砖石砌体的防水层)的外表面抹平密封或作水平阻隔层将其注入在上升砖石砌体基座的裂缝中。两种措施可能同时进行。结构建造和相关的材料选择记载在德国工业标准18195“建筑结构密封”，第1-10部分，柏林，Beuth出版社和它的说明书“以沥青乳液为主要成分的可冷加工的合成材料改性涂料密封建筑结构(07/93)”和“用水泥粘结的刚性和柔性密封浆密封建筑结构(03/92)”中，上述文献的出版社都为工业联合会建筑化学和木材防腐剂协会，法兰克福市。
事后密封措施一般用于修缮有缺陷或有损坏地水平结构，同时也可对内部的垂直结构进行事后密封措施。外部一般难以即时达到修补或付出很大代价才能达到。
上述的负载情况大体上也适用于由于环境条件与水接触但与地不接触的建筑材料和建筑构件。
由不透水混凝土(WU-混凝土)构成的接地建筑构件占有特殊的地位。在这些情况下，例如通过在原建筑构架内注浆密封构件接缝(如墙-地接缝)。
其它的应用范围例如是：
-通过排除水或氯化物溶液对钢筋混凝土进行防锈(参见“混凝土建筑构件的保护和修理指南”第1-4部分中的“防锈原理W”，柏林，德国钢筋混凝土协会，DAfStb，1991-1992)
-保护多孔工程材料免受环境有害液体的损害(例如加油站、贮槽等处的辅助建筑构件)
现有技术
与多孔建筑材料和建筑构件的密封实践有关的现有技术概述于下表中： 密封措施 材料/方法(实施例)防水密封新的建筑垂直密封(对土壤，平面涂层)厚的沥青涂层(用抹刀涂布的表面涂层)沥青毡水平密封-在砖砌墙体的基座接缝中嵌入沥青或塑料织物构件接缝的事后密封(WU-混凝土)-在混凝土中浇注嵌缝胶条-在浇注混凝土前嵌入膨胀胶条-在浇注混凝土前插入灌浆管；在浇注混凝土后灌入聚氨酯、微粒混凝土悬浮液或相似材料修理(新和旧的建筑)垂直密封(在室内一侧，平涂层)-柔性或刚性密封浆料-不透水的抹面灰泥水平密封-水平切割后工序安装的塑胶增强的沥青条-打入的压花不锈钢片材-钻孔注浆(加压或不加压涂布水溶性材料或含溶剂的材料)防其它液体的密封新和旧的建筑垂直密封(壁表面)平涂层(一般有几层)水平密封(地表面)平涂层(一般有几层) 考虑足够的防滑性和耐磨性；如有必要，加入沥青毡(参见特种桥梁的密封)
上表表明了用于密封与土壤接触的建筑构件的四种重要方法。
(1)将密封物涂在基底(混凝土、砖砌墙体等)上。对于与土壤接触的密封，其负载情况是“正静水压”，而涂在内侧的密封，则负载情况是“负静水压”。用于该方面的材料可细分成三类(图1)：浸渍物渗透到孔隙空间中约1-30毫米处，并通过改变孔壁的表面性质而起作用，但没有填充孔隙或形成密闭的膜(图1a)。密封物渗入孔隙空间中约1-3毫米，并完全填满所述的空间和用薄膜涂覆建筑材料的外表面(图1b)。涂料没有或仅很小程度地渗入建筑材料中。这种涂料通过建筑材料外表面上的涂层起作用(图1c)。
(2)事后通过注浆方式将密封材料加入缺口或裂缝(不透水的混凝土构件接缝等)中，从而用密封材料填充上述缺口或裂缝，但建筑材料的孔隙系统仍没有很大程度地受到影响。
(3)事后通过注浆方式将密封材料加入孔隙系统中；建筑材料中的孔隙系统被填充的程度取决于注浆材料的固体含量和渗入深度。因此，填充的材料一般在固化后不可能完全填充孔隙系统。
(4)孔隙系统被机械切断，并部分被不能渗透的填充体代替。
由于与水或其它液体接触的环境条件的不同，并不是所有的上述方法都可用于与土壤接触的多孔建筑材料和建筑构件。
现有方法的缺陷
适于内侧密封的多孔建筑材料和建筑构件要求使用特殊的材料以能使建筑结构承受负静水压(即能耐静水压所作用的拉伸应力)。通常将抗液体渗透的特殊涂料在砖砌墙体上多次涂覆到几厘米厚，或者沿与土壤接触的整个内空间范围设置“WU混凝土槽”。就材料和劳动力成本来说，这两种方法都需要很高的费用。
外部防水密封可用沥青材料进行。在这种情况下，较好使用所谓的厚沥青涂料，但这种涂层不耐外部机械影响，而且这种涂料的材料成本也高。例如可被尖的物体(如砖碎片等)损坏。当重新填补结构凹坑时，上述尖的物体会在软的沥青化合物中穿孔。由于这些涂层不能填充孔隙空间，当它被损坏时，建筑材料就马上会渗水。
用防环境有害液体的外部密封材料可制成高价涂料。
通过注浆进行事后密封通常使用不会填充孔隙的低粘度、部分疏水材料。目前已知的填孔材料不能完全填满孔隙(参见1998年Snethlage，R编辑的“石料分解和保护年度报告”第6卷(1994-1996)第157-163页中Pleyers，G.所著的“孔隙缩小是否适于减少由毛管水上升引起的砖砌墙体潮湿度？”斯图加特，Fraunhofer IRB出版社，1998)。一个已完成的研究项目的结果表明，目前市场上可购得的用于防水密封的所有注浆材料并不适合于水饱和砖砌墙体的后期密封(参阅Sasse，H.R.；Pleyers，G；降低砖砌墙体的潮湿度-在后期安装砖砌墙体中用化学钻孔注浆工艺设置有效水平阻隔层的研究和发展；亚琛；建筑研究所，1997-研究报告第496期，1997，IRB出版公司)。由于目前对水饱和的孔系统进行后期密封时必须采用注浆措施，所以在密封技术领域中特别需要一种有效的材料和方法。
本发明的任务
·本发明的任务主要是密封多孔建筑材料和建筑构件。
·考虑所有常用的多孔建筑材料，如：
-水泥粘接的建筑材料，如混凝土、灰浆、浮石建筑材料、多孔混凝土材料和抹面灰浆；
-砖类建筑材料，如多孔砖和实心砖；
-石灰粘接的建筑材料，如砂石灰砖、石灰浆和抹面石灰浆；
-天然石料，如砂石材料；凝灰材料及石灰石。
·考虑所有合适的液体，如：
-水；
-盐溶液；
-对环境有害的液体。
·密封应在上述所有负载情况下有效(湿气、未加压液体以及正和负静水压)。
·所用的材料应能适用于所有涂布方法(如刷涂、溢流涂布、抹涂、加压和非加压注浆)。
·基底在任何潮湿程度直至达水饱和的条件下进行处理皆可长期保证密封效果。
·所用的涂布技术和材料比现有方法更为经济。
·应能提高已知系统的耐负水压能力。
·应能降低已知系统的损坏敏感度(如由不适当的结构凹坑填补引起的)。
·在特殊情况下，密封应能提高处理后建筑构件的耐磨性，如有必要，也能提高其防滑性(车辆驶过的停车场表面)。
完成上述任务的方案
为了渗入常用建筑材料中的孔隙体系(参见上述例子)，应使用单组分或多组分材料：
(1)这种材料是低粘度的(如有可能，12℃下的粘度＜100mPa.s)，且不含溶剂，在处理建筑材料后这种材料通过反应形成填孔化合物。固化时，这种材料通过与其接触的液体产生显著的膨胀力；或者
(2)这种材料是低粘度的(如有可能，12℃下的粘度＜100mPa.s)；在处理建筑材料后的反应过程中，这种材料例如通过发泡增加其体积。在固化时，这种材料通过与其接触的液体产生显著的膨胀力。
两种解决方案都可以完全密封所处理建筑材料的孔隙，或者用材料进行完全填充或者用闭孔发泡材料进行完全填充。
第一种解决方案所用的材料例如是含有脂族、多官能反应性稀释剂和脂族胺(aminischen aliphatischen)固化剂但不含溶剂的环氧树脂稀液体。恰好在涂布前将这些组分混合。对于刷涂和抹涂，可以用合适的调节剂将稠度控制为稀液体至糊状。
第二种解决方案 材料例如是异氰酸酯含量为2-30％的改性聚氨酯预聚物。该预聚物可在涂布前用加入合适的乳化剂的40-95％摩尔(M％)水进行分散，或者用40-95％摩尔合适的溶剂进行溶解。催化剂可促进强烈发泡，以增加体积。还可用泡沫稳定剂促进泡沫的形成。对于刷涂和抹涂，可以用合适的调节剂将稠度控制为稀液体至糊状。
另外，所用的涂布方式取决于待处理基底的含水量。这样可产生材料的特殊效果。
干燥基底(吸收型，例如可通过平涂或不加压注浆方式进行非加压的浸渍)。
密封材料可以通过毛细管力吸收到孔隙系统中，然后被固化，从而形成有效的密封。这种密封还可通过液体的进入得到进一步改善。这种材料渗入孔隙中，并凝固成结实的密封物(图2a)或形成闭孔发泡材料(图2b)。
潮湿基底(有限吸收型，例如用平涂或非加压注浆进行非加压浸渍)。
密封材料可以通过毛细管力吸收到孔隙空间中，然后被固化。由于在涂布时孔壁被水膜润湿，只有在考虑下述条件时才能进行有效的密封：
密封材料渗透到孔隙空间中，填充到孔壁被水润湿的区域，并在这种条件下固化。特定的试验已表明，在加入密封材料固化后，孔壁区仍保持未处理孔隙体系的毛细管能力。
用合适的措施或综合的方法可以将孔壁中被水润湿的区域的输水能力降低到足够低的程度。这些措施可以是：
-固化后，必须在适量水存在条件下获得足够的膨胀力，以封闭被水润湿的孔壁区(图2a和2b)。
-在固化过程中，通过混合或化学反应从孔壁中除去水，从而使注入材料与孔壁直接接触(图2a和2b)。
水饱和基底(没有吸收性，即需要加压涂布)。
为了获得所需的建筑材料体积，必须通过加压注浆用密封材料排出孔隙体系中存在的水。然而，孔壁上仍不可避免地留有水膜。加压注浆后的情况相当于潮湿基底上非加压注浆后的情况。
-因此，用于加压注浆的材料必须具有上述相同的性质，从而获得图2a和2b所示的最终状况。
-另外需要的是加压涂布不能使密封材料与孔隙体系中的水发生过度混合。
本发明的优点
·本发明能密封各种类型的多孔建筑材料和建筑构件，如：
-水泥粘接的建筑材料，如混凝土、灰浆、浮石建筑材料、多孔混凝土材料和抹面灰浆；
-砖类建筑材料，如多孔砖和实心砖；
-石灰粘接的建筑材料，如砂石灰砖、石灰浆和抹面石灰浆；
-天然石料，如砂石材料；凝灰材料。
·本发明能针对所有类型的液体进行密封，如：
-水；
-盐溶液；
-对环境有害的液体。
·密封能在上述所有负载情况下有效(湿气、未加压液体以及正和负静水压)。
·所用的材料能应用于所有涂布方法(如刷涂、溢流涂布、抹涂、加压和非加压注浆)。
·处理时基底潮湿度即使达水饱和的条件下也能长期保证密封效果。
·用加压注浆法加料时，特别能长期保持对潮湿和水饱和多孔体系的密封效果。
·由于所用的产品是低成本生产的化学物质，所以相对于现有方法能提高经济效益。
·表面平涂密封需要比厚涂层少得多的材料。因此与常规系统相比，对于这种应用情形特别能提高经济效益。
·与常规系统相比，由于密封材料固定在孔体系中，所以能决定性地提高在“负水压”负载情况下的效果和耐久性。
·由于不存在涂布的涂层，而存在嵌入建筑材料孔隙中的密封物，所以与通常情况相比损坏(如由于结构凹坑填补不当引起的)敏感度降低。建筑材料保护了密封物免受机械影响。
·对于一些特殊情况，如车辆驶过的停车场表面，除防钢筋混凝土的腐蚀以外，本发明的密封方法还能满足提高处理后建筑构件的耐磨性以及防滑性的要求。与常规方法不同，不需要其它补充措施(如石英砂附加层)。
优选实施方式的描述
为了表明市售产品和本发明材料的效果，进行图3所示的实验室试验。Sasse，Pleyers(同上)详细地说明和解释了该试验装置。以下仅对该试验作简要介绍。
该试验中使用由Bakelite公司的产品EPD-HD(A)和固化剂RuetadurTMD(B)组成的两组分环氧树脂稀释溶液，其中(A)和(B)的混合比例如为100∶20质量份。上述的物质是杜伊斯堡47125，法齐纳街49号Bakelite AG公司的产品。
用水将尺寸为300毫米×50毫米×50毫米的侧面密封的天然石料饱和，让水饱和至质量恒定为止。以约6巴的注浆压力在石料中央的钻孔中对上述水饱和的天然石料进行注浆(参见图3中的左图)。在每个试验中，注入的环氧树脂量通过无压力的吸水方式填充型天然石料的整个可以进入的孔隙中。
紧接着在23℃的水中放置24小时后，制成图3所示的试样，以备测试其密封度。
通过对图3所示的石料试样进行称重，可以确定不同深度层面上的毛细管输水能力。容器中的水只有通过制得的石样的断面才能蒸发。如果没有水蒸发，石料的孔隙完全密封。实际蒸发的水量与石料表面积有关，并表示为kg/(m2.d)。
与未处理石料的蒸发量相比，将3、5、17和44天后本发明试验中测得的蒸发量表示在图4中。该图清楚地表明，处理后石料的输水量低于未处理石料的输水量，且随时间延长而进一步减少。该材料被水溶胀，并将孔隙的输水量降低至约0.02-0.03kg/(m2.d)。
现已发现并在Sasse，Pleyers(同上)中详细说明，为了确保砖砌墙体中水平阻隔层的效果，孔隙的输水量必须降低至0.1kg/(m2.d)以下。但作为市售产品还得进行自行测试。测试证明没有一个市售产品达到上述的限定值。所有产品允许的输水率为0.5kg/(m2.d)或更高。
上述试验清楚地表明本发明方法和本发明密封组合物的特殊适用性。