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Oberflächenschutz von IBOS Labor GmbH

Oberflächenschutzsysteme kommen auf Baustoffen und Bauteilen zur Anwendung, wenn dadurch der Bestand des Substrats erhalten bzw. die Gebrauchstauglichkeit für eine bestimmte Nutzung sichergestellt und ggf. gesteigert werden soll.

Die Konzeption von Systemaufbauten und deren Werkstoffwahl erfordern besondere Kenntnisse hinsichtlich ihrer chemischen und physikalischen Verhaltensweisen und bezüglich ihres Leistungsvermögens zur Erzielung der vorgesehenen Schutzfunktionen.

Ihr Ansprechpartner auf diesem Gebiet
Ihr Ansprechpartner Florian Bavendiek
Florian Bavendiek M. Sc. Fachbereichsleiter Oberflächenschutz
Lennershofstraße 162 44801 Bochum

Weitere Informationen zu unserem Oberflächenschutz

Das Labor der IBOS GmbH führt an Oberflächenschutzsystemen Eignungsversuche und Verwendungsnachweise durch und prüft im Rahmen der produktionsbegleitenden Gütesicherung von Stoffkomponenten deren Übereinstimmung mit den Referenzkenngrößen aus der Eignungsprüfung.

Die Ingenieure der IBOS GmbH sind darauf geschult, bei der Anwendung am Bauobjekt die entsprechenden Arbeitsschritte überwachend und hinsichtlich der Arbeitsziele beurteilend zu begleiten.

Infrarotspektrometrie
Infrarotspektrometrie nach DIN EN 1767:

Insbesondere organische Moleküle geraten bei der Infrarotbestrahlung in bestimmten Frequenzen in Schwingungen. Bei der Übereinstimmung von Strahlungsfrequenz und Schwingungsfrequenz eines Moleküls bzw. seiner funktionellen Gruppen tritt eine Absorption der Strahlungsenergie ein. Diese Änderungen der Strahlungsenergie in bestimmten Wellenbereichen lassen sich als Absorptionsbanden darstellen.

Die Summe der Absorptionsbanden bildet ein Infrarotspektrum. Dieses Spektrum ist quasi analog einem "Fingerprint" charakteristisch für den chemischen Aufbau einer bestimmten Verbindung. Dadurch wird die Identifikation einer zunächst unbekannten chemischen Verbindung (z.B. das Bindemittel einer Polymerbeschichtung) möglich.

Infrarotspektrometrie nach DIN EN 1767 - IBOS GmbH
Thermogravimetrie
Thermogravimetrie TGA nach DIN EN ISO 11358:

Polymerbeschichtungen bestehen im häufigsten Fall aus einem organischen Bindemittel sowie aus anorganischen Pigmenten und Füllstoffen.

Mit Hilfe der thermogravimetrischen Analyse kann die Massenänderung einer Beschichtungsprobe als Funktion der zunehmenden Temperatur ermittelt werden. Die TG Kurve zeigt dann die Masseänderung über den gewählten Temperaturbereich an.

Mittels der rechnerisch ermittelten DTG Kurve wird durch die erste Ableitung eine quantitative Differenzierung der Massenänderung für den Verlauf der Temperaturerhöhung dargestellt.

Aus diesen Kurven kann ermittelt werden, in welchen Temperaturbereichen sich welche Mengen organischer Anteile zersetzen und wie groß der Anteil des als Bindemittel wirkenden Polymers ist.

Diffusionswiderstandsmessungen
Diffusionswiderstandsmessungen:

Die thermische Eigenbeweglichkeit von Atomen und Molekülen, auch als Brown`sche Molekularbewegung bekannt, führt beim Auftreten von Konzentrationsunterschieden zu gerichteten Strömungen. Dies wiederum bezeichnet man als konzentrationsabhängige Diffusion. Die wissenschaftliche Basis für diesen Stofftransport lieferte Adolf Fick 1855 mit seinem 1. Gesetz der stationären Diffusion. 

In den fünfziger Jahren hat Otto Krischer, in der Absicht der ingenieurmäßigen Nutzung dieses Gesetzes, die Diffusionswiderstandszahl μ eingeführt.

Der Diffusionskoeffizient D wurde dabei mit dem Index L auf die Diffusion von Gasen in Luft fokussiert.
Experimentell kann somit für eine Baustoffprobe mit bestimmter Schichtdicke s unter der Randbedingung eines bestimmten Konzentrationsgefälles (z.B. 100 % r.F. gegen 50 % r.F.) die Stroffmengenstromdichte: i in kg / m² · h ermittelt werden.

Aus diesem Messergebnis lässt sich die Stoffkenngröße μ errechnen und mit dieser kann für praktisch jede Bauteildicke (Schichtdicke) die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd, auch Diffusionswiderstand genannt, ermittelt werden.

Die besondere Bedeutung für die bautenschutztechnische Anwendung liegt darin, dass z.B. in Kenntnis des Wasserdampfdiffusionswiderstandes sd einer Beschichtung auf deren den Wasserhaushalt regulierende Wirkung in Beton o.ä. Baustoffen geschlossen werden kann.

In Kenntnis des Kohlendioxiddiffusionswiderstandes einer Beschichtung kann bewertet werden, ob diese Beschichtung auf Beton eine carbonatisierungsbremsende Wirkung hinsichtlich der Passivierung der Bewehrung ausübt.

Festkörpervolumen
Dichtebestimmung
Dichtebestimmung nach DIN EN ISO 1183-1:

Mit der Dichte (p) setzt man die Masse (m) eines Stoffes mit seinem Volumen (V) in Beziehung, ausgedrückt durch den Quotienten: p = m / V

Zur Dichtebestimmung wird der Beschichtungsstoff in einen Flüssigkeitspyknometer eingefüllt. Durch Differenzwägung wird seine Masse bestimmt.

Dichtebestimmung - IBOS GmbH
Festkörpervolumen
Festkörpervolumen nach DIN EN ISO 3233-1:

Mit dem Festkörpervolumen (FV) des Beschichtungsstoffes setzt man das Volumen des Festkörpers (VFK) der Beschichtung mit dem Volumen des Beschichtungsstoffes (VBe) in Beziehung, ausgedrückt durch den Quotienten:
FV = VFK / VBe

Das Volumen des Festkörpers wird experimentell durch Bestimmung der Trockenfilmdichte nach dem Archimedes Prinzip (Tauchwägung) errechnet.

Spritzbeton
Mikroskopie
Mikroskopie:

Oberflächen von Substraten und Querschnitte von Beschichtungen bergen häufig Imperfektionen in sich, die mit bloßem Auge nicht identifiziert werden können.

Mittels der Auflicht Stereomikroskopie können strukturelle Besonderheiten dargestellt und hinsichtlich ihrer möglichen nachteiligen Wirkung beurteilt werden. Der Kameraanschluss ermöglicht die Dokumentation.

Cementlabor
Rissüberbrückungsfähigkeit
Rissüberbrückungsfähigkeit in Anlehnung an DIN EN 1062-7:

In Stahlbetonbauteilen treten planmäßig Risse auf. Unter bestimmten äußeren Bedingungen, z.B. in der Freibewitterung oder unter der Einwirkung von Chloriden etc. können sich Risse nachteilig auf den Bestand, insbesondere auf die Bewehrung auswirken. Die einfachste Prävention liegt im Verschluss. Wenn Bauteile wechselnden Temperaturen oder gar dynamischen Einwirkungen ausgesetzt sind, ist ein Verschluss gefragt, welcher dauerhaft Rissbreitenänderungen überdecken, d.h. nachverfolgen kann.

Flexibel formulierte Polymerbeschichtungen vermögen dies zu leisten, jedoch ist entsprechend der zu erwartenden Rissbreitenänderungscharakteristik ein Nachweis erforderlich.

 

Auf einer Prüfvorrichtung aus einem festen und einem beweglichen Bauteil wird ein Probekörper, bestehend aus Substrat (z.B. Beton) mit Sollbruchlinie und darauf applizierter flexibel formulierter Polymerbeschichtung, einer periodisch sich ändernden Rissbreitenänderung unterzogen. Als Parameter können festgelegt werden:

  • Prüftemperatur ϑ
  • Rissbreitenänderungsbereich Δw
  • Rissbreitenänderungsgeschwindigkeit f
  • Dehnwechsel n
Betonabplatzung
Abgasbeanspruchung
Abgasbeanspruchung nach VGB-Richtlinie U 612:

Partiell gereinigte Abgase werden in Stahlbeton Naturzugkühltürme eingeleitet. Deren Kondensat enthält Rest SO2 und beaufschlagt die Schaleninnenseite im pH-Bereich von 5 bis 2,5. Diese Beanspruchung ist betonagressiv, weshalb die Schaleninnenseite grundsätzlich mit resistenten Polymerbeschichtungen ausgestattet werden muss. Gleichzeitig bilden sich aus dem verbrennungsbedingten NOX und der UV Einstrahlung Sauerstoffradikale, welche organische Beschichtungen photochemisch angreifen und zersetzen.

In der sogenannten Schwadenkammer werden die Beanspruchungsparameter ϑ = 35 °C, pH Wert = 2,5 bei alternierender Feuchtnebelberieselung simuliert und wirken dann auf Probekörper mit Polymerbeschichtungen ein.

 

Separat dazu wird eine beschleunigte photochemische Beanspruchung über die Parameter Globalstrahlung, Temperatur und alternierende Beregnung auf beschichtete Probekörper vorgenommen.

Für den bevorzugt durch angesäuerten Schwaden beanspruchten Schalenbereich sind Epoxid basierte für den durch Sauerstoffradikale photochemisch beanspruchten Bereich werden, PUR basierte Polymerbeschichtungen angewandt. Die Verifikation durch Simulation der Beanspruchungsparameter mit einer angemessenen in situ Probebeanspruchung ist nach Ansicht der Experten zwingend vorzunehmen, ehe der Einsatz der Beschichtung großtechnisch erfolgt.

Haftverbundprüfung
Haftverbundprüfung:

An dünnschichtigen Beschichtungen smit < 0,5 mm wird der Haftverbund durch Anwendung des Gitterschnittversuchs nach DIN EN ISO 2409 geprüft und nach einer sechsteiligen Bewertungsskala eingestuft.

An dickschichtigeren Beschichtungen kommt das Verfahren zur Bestimmung der Haftzugfestigkeit im Abreißversuch nach DIN EN ISO 4624 zur Anwendung.

 

Es sei angemerkt, dass haftverbundmindernde Kräfte stets parallel zur Beschichtungsoberfläche in Form von Eigenspannungen bzw. von temperaturbedingten Scherspannungen auftreten. So gut wie nie greifen diese senkrecht zur Oberfläche an. Aus diesem Grund sollte der Gitterschnittversuch bevorzugt zur Anwendung kommen, weil er den realen Beanspruchungsbedingen nahe kommt.

Haftverbundprüfung - IBOS GmbH
Schichtdickenbemessung
Schichtdickenbemessung:

Die maßgeblichen Richtlinien für die Anwendung von Oberflächenschutzsystemen auf Beton (DAfStb Richtlinie; ZTV-ING Teil 3, Abschnitt 4; VGB R 612) gehen bei der Schichtdickendefinition davon aus, dass die Grenzwerte so festgelegt sind, dass sie bei der Erfassung von Stichproben mit 95%iger Wahrscheinlichkeit zu erreichen sind. 

Bei der planmäßigen Anwendung von Polymerbeschichtungen mit dem Ergebnis einer Normalverteilung der Schichtdicken ist der Grenzwert als 5%-Fraktile das Arbeitsziel, wenn der Zweck der Maßnahme auf

  • Witterungsbeständigkeit,
  • Rissüberbrückungsfähigkeit,
  • Verschleißwiderstand oder
  • Chemische Belastbarkeit

gerichtet ist. Der Schichtdickengrenzwert hat dann die Bezeichnung smin.

 

Verfolgt man mit der Polymerbeschichtung dagegen das Ziel

  • Carbonatisierungsbremse (CO2 Diffusion) bzw.
  • Feuchteregulierung (H2O Diffusion),

ist wissenschaftlich gesehen nicht die Mindestschichtdicke, sondern die für Diffusionsvorgänge effektive Schichtdicke vorzusehen, die vereinfacht ausgedrückt mit der arithmetischen Schichtdicke einer Normalverteilung gleichgesetzt werden kann. Daraus ergibt sich der Schichtdickengrenzwert mit der Bezeichnung smit.

Schichtdickenbestimmung
Farbmetrische Messungen
Farbmetrische Messungen:

Mittels moderner, mobiler Messsysteme ist es möglich, auf einer Beschichtungsoberfläche nebeneinander Farbe mit Helligkeit und Glanz zu bestimmen. Dabei wird mit einem Spektralphotometer das Spektrum des sichtbaren Lichtes in monochromatische Lichtbänder zerlegt. 

Über ein Photoelement werden im Zweistrahlverfahren die von der Probe und vom Referenzstandard reflektierten Lichtmengen ermittelt, ausgewertet und nach dem CIELab Farbraum System dreidimensional auf den Achsen Helligkeit (L), grün-rot (a), blau-gelb (b) dargestellt. Gleichzeitig wird der Glanzgrad unter dem 60° Winkel gemessen.

 

Der auf zwei Farbachsen und auf einer senkrechten Helligkeitsachse dargestellte Farbeindruck sei der Referenzfarbeindruck. Bezogen auf diese vom Bauobjekt abgenommene messtechnische Referenz kann die Lackfabrik eine Rezeptur mit praktisch identischem Farbeindruck erstellen. Für weitere zeitlich versetzte Fertigungschargen kann zum Zwecke der Identifikation eine wiederkehrende Verifizierung bezüglich des gleichbleibenden Farbtons vorgenommen werden.

Farbmetrische Messungen - IBOS GmbH
+49 (0) 234 925671322