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Doktorarbeit / Dissertation aus dem Jahr 1999 im Fachbereich Chemie - Analytische Chemie, Note: 1,0, Ruhr-Universität Bochum (Chemie), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Atmosphärisch bedingte Korrosionsvorgänge an Werkstoffoberflächen haben eine große volkswirtschaftliche Bedeutung. Insbesondere die Verwitterung mineralischer Baustoffe stellt Firmen, Privatpersonen und vor allem die öffentliche Hand vor immer stärker wachsende Probleme. Umwelteinwirkungen führen jedoch nicht nur zu finanziellen Schäden; vor allem bei wertvollen Baudenkmälern entsteht ein unwiederbringlicher Verlust historischer Identität einer Region oder gar eines ganzen Landes. In jüngerer Vergangenheit erweisen sich beträchtliche Aufwendungen für die Instandsetzung insbesondere von Zweckbauten mit Beton- oder Ziegelmauerwerk als unausweichlich. In einer Studie aus dem Jahr 1990 werden die Kosten zur Beseitigung von Schäden durch Luftverunreinigungen an Hochbauten (ohne Baudenkmäler) auf etwa 2,3 Mrd. DM jährlich abgeschätzt.
Eine treibende Kraft bei der Baustoffverwitterung ist der Zutritt von Wasser und darin gelöster Schadstoffe an die äußere Materialoberfläche und in das Porensystem des Materials. Der Eintrag von Wasser löst eine Reihe komplexer physikalischer und chemischer Vorgänge aus, die zu Korrosions- bzw. Verwitterungserscheinungen führen können.
Zur Verhinderung des Wassereintrages werden im Bautenschutz unterschiedlichste Wege eingeschlagen. Neben konstruktiven Maßnahmen und der Auswahl bzw. Einstellung eines möglichst resistenten Baustoffes hat sich zur Minimierung des Eintrages von Feuchtigkeit vor allem die Oberflächenbehandlung eines gegebenen Bauwerkes mit geeigneten Schutzmitteln durchgesetzt. Derart erzeugte coatings, polymere organische Schichten, haben ein breites Anwendungsspektrum in der Bauchemie (Farben, Lacke, Füllstoffe).
Besonders intensiv bedient man sich, je nach bauphysikalischen Erfordernissen, neben Polyacrylaten, Polyurethanen, Polyesterharzen der Polysiloxane (Silicone). Bautenschutzmittel auf Basis von Organosiliciumverbindungen (Organosilane, Siloxane) haben sich durch ihre stark wasserabweisenden, imprägnierenden Eigenschaften sowohl im Natursteinsektor wie auch bei der Hydrophobierung von Beton- und Ziegelfassaden im Anwendungszeitraum von mehr als 25 Jahren als sehr wirksam erwiesen. Bei Hydrophobierungsmaßnahmen an einer Bauwerksoberfläche sind vor allem zwei Fragen von entscheidendem Interesse:
Wie effektiv ist der Oberflächenschutz?
Wie beständig ist die Schutzmaßnahme?
Die Frage der Qualität der feuchteabweisenden Wirkung ist in vielen Laborstudien und Fallbeispielen an konkreten Bauwerks-Musterflächen durch Bestimmung der Feuchtetransportparameter dokumentiert. Der Aspekt Beständigkeit oder Dauerhaftigkeit der Schutzschicht berücksichtigt die unmittelbar bereits nach Applikation folgende Umwelteinwirkung auf das System Schicht + Substrat. Denn auch die gebildeten wasserabweisenden Polysiloxanfilme unterliegen wie alle polymeren Beschichtungen einem bewitterungsbedingten Abbau mit dem zwangsläufigen Verlust an Schutzwirkung. Bei Natursteindenkmälern wurden Standzeiten zwischen 10 und 15 Jahren für die hydrophobe Wirkung von Siloxanschichten an der Bauwerksoberfläche ermittelt.
Die Ursachen für Effektivität einerseits und Beständigkeit andererseits sind in strukturchemischen Prozessen und atmosphärisch bedingten, photochemischen Abbauprozessen zu suchen. Im Rahmen systematischer Untersuchungen in dieser Arbeit soll den Ursachen der beiden Aspekte aus der erforderlichen molekularen Perspektive nachgegangen werden.
Problemstellung:
In der vorliegenden Arbeit wird zur Untersuchung der atmosphärisch bedingten Alterungsprozesse hauptsächlich die Technik der Umweltsimulation verwendet. Dazu wird - notwendigerweise - versucht, die atmosphärischen Einwirkungen auf die relevanten Wirkg...
Atmosphärisch bedingte Korrosionsvorgänge an Werkstoffoberflächen haben eine große volkswirtschaftliche Bedeutung. Insbesondere die Verwitterung mineralischer Baustoffe stellt Firmen, Privatpersonen und vor allem die öffentliche Hand vor immer stärker wachsende Probleme. Umwelteinwirkungen führen jedoch nicht nur zu finanziellen Schäden; vor allem bei wertvollen Baudenkmälern entsteht ein unwiederbringlicher Verlust historischer Identität einer Region oder gar eines ganzen Landes. In jüngerer Vergangenheit erweisen sich beträchtliche Aufwendungen für die Instandsetzung insbesondere von Zweckbauten mit Beton- oder Ziegelmauerwerk als unausweichlich. In einer Studie aus dem Jahr 1990 werden die Kosten zur Beseitigung von Schäden durch Luftverunreinigungen an Hochbauten (ohne Baudenkmäler) auf etwa 2,3 Mrd. DM jährlich abgeschätzt.
Eine treibende Kraft bei der Baustoffverwitterung ist der Zutritt von Wasser und darin gelöster Schadstoffe an die äußere Materialoberfläche und in das Porensystem des Materials. Der Eintrag von Wasser löst eine Reihe komplexer physikalischer und chemischer Vorgänge aus, die zu Korrosions- bzw. Verwitterungserscheinungen führen können.
Zur Verhinderung des Wassereintrages werden im Bautenschutz unterschiedlichste Wege eingeschlagen. Neben konstruktiven Maßnahmen und der Auswahl bzw. Einstellung eines möglichst resistenten Baustoffes hat sich zur Minimierung des Eintrages von Feuchtigkeit vor allem die Oberflächenbehandlung eines gegebenen Bauwerkes mit geeigneten Schutzmitteln durchgesetzt. Derart erzeugte coatings, polymere organische Schichten, haben ein breites Anwendungsspektrum in der Bauchemie (Farben, Lacke, Füllstoffe).
Besonders intensiv bedient man sich, je nach bauphysikalischen Erfordernissen, neben Polyacrylaten, Polyurethanen, Polyesterharzen der Polysiloxane (Silicone). Bautenschutzmittel auf Basis von Organosiliciumverbindungen (Organosilane, Siloxane) haben sich durch ihre stark wasserabweisenden, imprägnierenden Eigenschaften sowohl im Natursteinsektor wie auch bei der Hydrophobierung von Beton- und Ziegelfassaden im Anwendungszeitraum von mehr als 25 Jahren als sehr wirksam erwiesen. Bei Hydrophobierungsmaßnahmen an einer Bauwerksoberfläche sind vor allem zwei Fragen von entscheidendem Interesse:
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Die Ursachen für Effektivität einerseits und Beständigkeit andererseits sind in strukturchemischen Prozessen und atmosphärisch bedingten, photochemischen Abbauprozessen zu suchen. Im Rahmen systematischer Untersuchungen in dieser Arbeit soll den Ursachen der beiden Aspekte aus der erforderlichen molekularen Perspektive nachgegangen werden.
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