Baustoffchemie
Chemie der Werkstoffe im Bauwesen
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Bauschädliche Salze gehören zu den ärgsten Feinden der
Bauwerke. Sie sind als maßgebliche Schadensverursacher bei
Feuchtigkeitsschäden an Altbauten praktisch immer beteiligt.
Daher sollte dieses Thema bei den Überlegungen zu einem Hauskauf immer mit auf der Agenda stehen, zumal derartige Schäden oft nicht auf den ersten Blick zu erkennen sind. Und selbst wenn eine feuchte Stelle bereits mit bloßem Auge sichtbar ist, so kann die Ursachenbekämpfung doch ganz unterschiedlich ausfallen. Hier ist es ratsam zu klären um welche Salze es sich handelt.
Der Gehalt an löslichen Salzen ist ein Beurteilungskriterium bei der Wahl der
Sanierungsweise und der Materialauswahl für weitere Beschichtungen
(Putz/Anstrich). Erst wenn man den Gehalt an löslichen Salzen im Mauerwerk
ausreichend exakt kennt, kann (unter Berücksichtigung der klimatischen
Verhältnisse und in Abhängigkeit von der Art der vorgefundenen
Baustoffe) die geeignetste Sanierungsmethode ausgewählt werden.
Gerade während der Winterzeit werden auf den Straßen und Bürgersteigen immer wieder Streusalze eingesetzt, die auch für das Mauerwerk eines Hauses schädlich sein können. Inhaber oder Eigentümer von Gebäuden mit regelmäßigem Publikumsverkehr sollten daher versuchen, wenigstens den gröbsten Schmutz fernzuhalten. Hierfür lassen sich beispielsweise spezielle Schmutzfangmatten mieten, die von den Dienstleistern nach Bedarf und Vorgabe ausgetauscht werden. Hierdurch lassen sich zusätzliche Belastungen zwar nicht ganz, aber auf ein Mindestmaß reduzieren. Beachten Sie mögliche Entsalzungsverfahren.
Ein
Überblick über die grundsätzlich möglichen Methoden und den
Kriterien für ihre Auswahl soll dem Leser im folgenden ermöglicht
werden.
Sulfate, Chloride, Nitrate und Carbonate spielen mengenmäßig die größte Rolle, und zwar in dieser Reihenfolge - das heißt, dass Nitrate seltener sind als Chloride. Nitrate werden hauptsächlich an landwirtschaftlich genutzten Gebäuden gefunden, während Sulfate und Chloride überall auftreten. Carbonate sind noch seltenere Schadensverursacher.Tabelle: Die wichtigsten bauschädlichen Salze (aus [5]; ergänzt)
Sulfate MgSO4 · 7 H2O Magnesiumsulfat, Bittersalz CaSO4 · 2 H2O Calciumsulfat, Gips Na2SO4 · 10 H2O Natriumsulfat, Glaubersalz 3 CaO · Al2O3 · 3 CaSO4 · 32 H2O Ettringit
ChlorideCaCl2 · 6 H2O Calciumchlorid NaCl Natriumchlorid
NitrateMg(NO3)2 · 6 H2O Magnesiumnitrat Ca(NO3)2 · 4 H2O Calciumnitrat, Salpeter, Mauersalpeter 5 Ca(NO3)2 · 4 NH4NO3 · 10 H2O Kalksalpeter
CarbonateNa2CO3 · 10 H2O Natriumcarbonat, Soda K2CO3 Kaliumcarbonat, Pottasche CaCO3 Calciumcarbonat
Am Beispiel der Carbonate zeigt sich dabei, wie eng die Verwandtschaft zwischen Bindemittel und bauschädlichen Salz ist. Das bekannteste Carbonat ist das Calciumcarbonat, das als Kalk vielen mineralischen Baustoffen als Bindemittel zugrunde liegt. Der einzige Unterschied zwischen dem Bindemittel Kalk und z.B. dem bauschädlichen Natriumcarbonat liegt in der Löslichkeit und im Wassergehalt der Produkte. Bauschädliche Salze sind deshalb u.a. dadurch gekennzeichnet, dass sie in Wasser relativ leicht löslich sind. Auch der Wassergehalt oder die Aufnahmefähigkeit von Feuchtigkeit (Hygroskopizität) spielt in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle, da derartige Salze ein feuchtes Mauerwerk vortäuschen können bzw. die Feuchtigkeit im Mauerwerk erhöhen können. Vielfach werden heute wasserfreie Salze als nicht bauschädlich betrachtet. Das ist falsch und wird am deutlichsten am Beispiel des Natriumchlorids sichtbar. Dieses wird z.B. als Streusalz im Winter verwendet und kann auf saugfähigen und schlecht betonierten Straßen bzw. an Straßenbauwerken zu erheblichen Schäden im Sinne der sogenannten Frost-Tausalz-Korrosion führen. Man muss also auch wasserfreie Salze zu den bauschädlichen Salzen zählen, wenn sie die notwendige Löslichkeit besitzen. Neben dem Kristallisations- und Hydratationsdruck [...] bildet also die Löslichkeit eines Salzes in Wasser ein wichtiges Kriterium für dessen bauschädliches Verhalten. (Zitatende)Die Auswirkung bauschädlicher Salze ist allerdings nicht nur von ihrer Art, sondern auch der jeweiligen Konzentration im Mauerwerk (wo und wieviel?) und der Verfügbarkeit von Feuchtigkeit abhängig. Salze können ihre schädliche Wirkung ohne Feuchtigkeit nicht entfalten. Deshalb ist eine wirksame Abdichtung der betroffenen Bauteile unbedingt notwendig, um einen dauerhaften Sanierungserfolg zu erzielen. Alle Maßnahmen, die nicht auch die Ursache der Mauerfeuchtigkeit beheben, können immer nur Symptome bekämpfen und verhindern nicht die stetige Verschlimmerung der Versalzung. Trotzdem können sie im Einzelfall selbstverständlich das Mittel der Wahl darstellen, da der Erfolg der Maßnahme (richtig geplant und durchgeführt) in der Regel durchaus 10 bis 15 Jahre vorhält.
Der wichtigste Punkt bei der ganzen Salzbehandlung ist der Stopp des nachtransportes der Salze. Da diese meistens aus der Bodenfeuchtigkeit stammen, ist für die wirklich dauerhafte, endgültige Salzsanierung dann an den nachträglichen Einbau einer wirksamen Abdichtung (bestehend aus Vertikal- und Horizontalsperre) gebunden.
Düngemittel: NaCl, NaCO3, MgSO4, CaSO4, Nitrate
aus den Baustoffen: Ziegel enthalten Sulfate; Recyclingmaterialien schleppen Salze in die Rohstoffe
Wasserglas als Verfestiger oder Horizontalabdichtung (Injektage)
Für die Beurteilung der Salzbelastung sind in der Regel Untersuchungen zum Gehalt an wasserlöslichen Salzen ausreichend. [...] Der Gehalt an den meisten baustoffschädigend wirkenden Salzverbindungen kann mit ausreichender Genauigkeit durch den Nachweis wasserlöslicher Sulfat-, Chlorid- und Nitrationen und ggf. der Kationen gewonnen werden. [...] Weitere Angaben zu den Untersuchungen in Tabelle 6: Laboruntersuchungen - Feuchte und Salzgehalt. [1] ( PDF-Datei 97 kB).
Die Auswirkung bauschädlicher Salze ist von der Art, deren Konzentration im Mauerwerksquerschnitt und der Verfügbarkeit von Feuchtigkeit abhängig. Der Gehalt an löslichen Salzen ist ein Beurteilungskriterium zur Eignung des Mauerwerkes bzw. zur Materialauswahl für weitere Beschichtungen (Putz/Anstrich). Maßgeblich sind in der Regel die Werte der oberflächennahen Mauerwerksbereiche (Mauerstein oder Fugenmörtel) bis in eine Tiefe von etwa 3 cm. Die Bewertung der Ergebnisse ist im Zusammenhang mit den klimatischen Verhältnissen und in Abhängigkeit des Baustoffes vorzunehmen [1].
Als Orientierungshilfen für die Bewertung oberflächennaher Proben dienen die Werte aus Tabelle 8: Bewertung der schadensverursachenden Wirkung verschiedener Salzionen in Mauerwerkskörpern. [1] (PDF-Datei, 74 kB).
Im ersten Schritt muss geklärt werden, mit welchen Salzen in welcher Konzentration an welcher Stelle im Bauwerk man es zu tun hat, kann überhaupt eine Salzbehandlung geplant werden. Unabhängig von der Art der Salze kann es nur dringend empfohlen werden, den versalzten Putz und Fugenmörtel zu entfernen (Fugen ca. 3 cm tief auskratzen). In diesem Bereich hat sich viel Salz angereichert und man entfernt so auf einen Schlag einen Großteil von ihnen bereits. Erst nach dem Entfernen des Putzes sollte im Zweifelsfall die eigentliche Salzanalyse stattfinden, da für den weiteren Verlauf der Maßnahme natürlich nur die jetzt noch verbliebenen Salze ausschlaggebend sind. Grundsätzlich gibt es folgende Sanierungs- bzw. Behandlungsmethoden:Die beschriebenen Methoden müssen in jedem Einzelfall kritisch geprüft werden. Die Salzsanierung ist kein einfacher Bereich der Bauchemie und eine einfache und dauerhafte Lösung gibt es nicht.
- chemische Umwandlung der Salze (Umwandlung der leicht löslichen Salze in schwerlösliche)
- Verdichten der Oberfläche (durch Fluatieren oder mittels Kieselsäureestern)
- Verputzen mit Sanierputzen
- Hydrophobieren mit Siliconharzen
- Abdichten der Oberfläche mit Dichtungsschlämme
- Entsalzen mit Kompressen oder "auswaschen" der Salze mittels sog. "Vakuumverfahren" (beide Methoden eignen sich jedoch nur im Denkmalschutz und sind dort auch nur bei kleinen und/oder beweglichen Bauteilen durchführbar)
Das Hydrophobieren als Salzbehandlung ist nicht generell zu empfehlen. Bewährt hat es sich bei Dachzieglen und Vormauerziegeln, jedoch werden diese bereits beim Hersteller hydrophobiert, um das Ausblühen von Salzen aus den Rohstoffen zu verhindern [5]. Als nachträgliche Salzbehandlung im Kellermauerwerk oder Sockelbereich ist die Dauerhaftigkeit der Hydrophobierung als Salzbehandlung den anderen Methoden meist unterlegen. Schon nach wenigen Jahren kommt es zu ersten Abplatzungen der Baustoffoberfläche, und zwar an der grenze Siliconisierung/Nichtsiliconisierung. Die erzielbare Eindringtiefe ist meist nicht hoch genug, um einen länger anhaltenden Erfolg zu erreichen. Für frei stehende Ziegelmauerwerke oder vergleichbar saugfähige Baustoffe ist es jedoch unter Umständen das Mittel der Wahl, wenn nämlich der Sichtmauerwerk-Charakter erhalten werden soll. Zu Details hinsichtlich der Hydrophobierung ganz allgemein siehe bei "Hydrophobierung mineralischer Baustoffe".
Ein normaler Kalk- oder Kalkzementputz hält sich nur kurze Zeit auf einem salzbelasteten Mauerwerk. Die in den Putz einwandernden Salze führen je nach Salzkonzentration und Feuchtigkeitsgehalt des Mauerwerkes sehr schnell zu neuen Schäden. Selbst nach dem fachgerechten Abdichten mittels Horizontal- und Vertikalabdichtung ist der Putz durch die im Mauerwerk weiterhin vorhandenen Salze stark gefährdet, auch wenn nun keine neuen Salze mehr aus dem Erdreich hinzukommen können. Der Putz muss hochgradig salzbeständig sein um die Gesamtmaßnahme der Sanierung abzuschließen. Durch die Aufbringung des Putzes alleine kann man natürlich keine Trockenlegung des Mauerwerkes erreichen, auch wenn manche Hersteller mit "Entfeuchtungsputz" werben.
Wenn jedoch aus Kostengründen auf die Abdichtung verzichtet werden soll, kommt dem Putz eine noch viel größere Bedeutung zu: Muss er doch mit der stetig nachgelieferten Feuchtigkeit und den darin gelösten Salzen aus dem Untergrund möglichst lange widerstehen können. Eine solche Maßnahme mit Spezialputzen (Sanierputzsysteme) kann keine Lösung für die Ewigkeit darstellen, jedoch sind Zeiträume von 10 bis 15 Jahren zwischen zwei Putzsanierungen realistisch.
Kurzdefinition von "Sanierputz":
Sanierputze sind keine Sperrputze mit abdichtender Wirkung, sondern Putze mit hoher Porosität und Wasserdampfdurchlässigkeit bei gleichzeitig erheblich verminderter kapillarer Wasseraufnahme. Durch die Kombination von stark reduzierter kapillarer Leitfähigkeit und hoher Wasserdampfdurchlässigkeit gelingt es, die Verdunstungszone des Wassers von der Oberfläche in die tieferen Schichten zu verlagern. Dadurch wird die Kristallisation der im Mauerwerk vorhandenen Salze in diese tieferen Schichten verlagert. Es entsteht eine trockene, salzfreie Oberfläche. Damit der Putz langfristig wirksam ist, muss er definierte Eigenschaften mitbringen (und dies in recht engen Grenzen). Die WTA veröffentlicht ein Verzeichnis aller Hersteller/Produkte, die die derzeit geltenden Qualitätsanforderungen erfüllen.
<Fortsetzung folgt>
Links zu Informationen über elektrophysikalische Methoden zur Mauerwerkssanierung (in der Bauchemie-Linkdatenbank)
Sanierputz-Hersteller (in der Bauchemie-Linkdatenbank)