Wirkung bauschädlicher Salze und Feuchtebelastung Flashcards
Was sind Salze? und wo entstehen Kationen und wo Anione?
Salze sind Neutralisationsprodukte von Säuren und Basen.
Häufigste bauschädliche Salze: • Sulfate (ca. 80 %) • Nitrate • Chloride • Carbonate
Kationen: größtenteils aus dem Baumaterial selbst
Alkali-(Na, K), Erdalkalielemente (Ca, Mg)
Anionen: meist durch äußere Einflüsse eingetragen
Was sind Eigensalze? Was sind Fremdsalze?
Eigensalze stammen aus den Baustoffen selbst (müssen nicht schädlich sein) Beispiel: Calciumcarbonat, Calcit
Fremdsalze werden von außen, z.B. mit kapillar aufsteigender Feuchte, eingetragen oder durch äußere Einflüsse gebildet
Wie können Salze in den Baustoff gelangen?
- infolge von Kapillartransport durch aufsteigende Mauerfeuchte aus dem Baugrund
- durch Umwelteinflüsse, z.B. Vergipsung von Bauwerksoberflächen infolge der SO2
- Belastung der Luft
- durch Spritzwassereinwirkung mit Streusalzen
- durch salzhaltige Wässer und Böden
- Verwendung von salzhaltigem Anmachwasser oder Sand aus dem Meer bei der Frischmörtel - / Frischbetonherstellung
- Kontakt zu Fäkalien (Misthaufen, Dunggruben)
- säurebildende Mikroorganismen (Thiobacillus, Nitrifikanten)
- ungeschützte Lagerung von salzhaltigen Schüttgütern, z. B. Düngesalzen
- Fassadenreinigungen in Verbindung mit Säuren, z.B. durch Absäuern von Ausblühungen auf Ziegelsichtmauerwerk
- Sanierungsmaßnahmen mit Salzeintrag, z. B. mit Alkaliwassergläsern
Was ist eine wichtige Eigenschaft der Salze?
Eine wichtige Eigenschaft der Salze ist die Löslichkeit,
die über die Wirksamkeit des Salzes am Bauwerk
entscheidet. Die Eigensalze der Baustoffe, die als
Festigkeitsbildner wirken, sollten unlöslich bzw. schwer
löslich sein. Mit zunehmender Löslichkeit der Salze
nimmt die Mobilität und damit die Möglichkeit einer
schädigenden Reaktion zu.
Bauwerksschäden durch Feuchte und Salze
was gibt es für Schadensmechanismen?
• Treibender Angriff
Kristallisationsschäden
Hydratationsschäden
• Lösender Angriff
z.B. durch Schwefelsäure (“saurer Regen”)
• Frost - Tausalz - Angriff
• Hygroskopische Feuchtigkeitsaufnahme
salzabhängige Wasseraufnahme der Baustoffe aus der Umgebungsluft
Einfluß auf die hygrische Dehnung von Baustoffen
• Spannungskorrosion
Mechanisch und chemisch (hier durch Salze)
beanspruchte Baustoffe haben eine kürzere Lebensdauer
als rein mechanisch beanspruchte!
Was ist die Hygroskopizität der Salze?
Beispiel: Mauersalpeter Ca(NO3)2 x 4 H2O
entsteht u.a. durch Einwirkung stickstoffhaltiger Verbindungen (z.B. Harnstoff) auf kalkhaltige Baustoffe in Gegenwart des Luftsauerstoffes
Ca(OH)2 + 2 NH3 + 4 O2 => Ca(NO3)2 x 4 H2O
aus dem z.B. aus aus
Baustoff Düngemittel der Luft
Hygroskopizität bewirkt, dass betroffene Baustoffe mehr Feuchte aus der Umgebungsluft aufnehmen können, als ihrer Sättigungsfeuchte ohne hygroskopisches Salz entspricht. Bekannt ist dieser Effekt vom Kochsalz.
Was sind Hydratationsgefährdete/verwitterungsaktive Salze?
= deren Hydratationstemperatur (= Temperatur der
Wasseranlagerung) im Bereich unseres Klimas liegt
z.B. Übergang von Na2SO4
zu Na2SO4 x 10 H2O < 35 °C
=> Quelle mechanischer Kräfte durch häufigen Umbau
ihrer Kristallstruktur
Schadensbilder: Baustoffgefügeschwächung bis zur
völligen Zerstörung
Was können Schadensbilder von Bauwerksschäden durch Feuchte und Salze sein?
- Feuchte Flecken, Durchfeuchtung des Mauerwerkes
- Salzausblühungen
- Risse, Krater- und Krustenbildung
- Abplatzungen durch Salzkristallisation und/oder Frost, Gefügezerstörung
- ggf. Reduzierung des Wasserdampftransportes (Feuchtestau)
- Reduzierung der Dämmwirkung
Viel mehr als nur ein ästhetisches Problem!
Dabei wird die Baustoffzerstörung nicht durch den Druck bei einer
einzigen Kristallisation eintreten, sondern durch zyklisches Lösen/Kristallisieren, verbunden mit Schwächungen der KornKorn-Bindung. Die Bilder veranschaulichen die mögliche
Baustoffzerstörung am Beispiel eines MgSO4 -belasteten Sandsteins, der durch die „Sprengwirkung“ des Salzes abschalt.
Von was hängt das Schädigungspotential ab und was hat für Wirkungen?
Das Schädigungspotential ist abhängig von:
- lösliche Komponenten (Reaktionspartner)
- Art der Salze
- Art und Anzahl der Kontaktflächen der Baustoffe/Salze
- Exposition des Bauwerkes oder Bauteiles
- Klimaverhältnisse und -schwankungen
Wirkungen:
- Wechsel von Lösen/Kristallisieren
- hydratationsgefährdet
- hygroskopisch
- chemische Reaktionen
Was passiert wenn in einem Bauteil stoffliche Unverträglichkeit herrscht?
lösliche Komponenten der Baustoffe können im Kontakt zueinander treibfähige Reaktionsprodukte bilden Beispiel für Treibmineral (bis 8fache Volumenzunahme):
Ettringit C3A x CaSO4 x 32 H2O
3 CaSO4+ 3CaO·Al2O3 ·6 H2O + 26 H2O => 3CaO · Al2O3 ·3CaSO4 ·32H2O
Reaktion von löslichem Sulfat mit dem Zementmineral C3A
oder den Calciumaluminathydratphasen (Nicht-Mischbarkeit
von Zement und Gips!)
Voraussetzungen für Ettringitbildung:
• ausreichendes Angebot an reaktionsfähigen aluminiumbzw. calciumaluminathaltigen Zementbestandteilen
und/oder -hydratationsprodukten und Sulfationen
• permanent hohe Feuchte
• niedrige Temperaturen
(unter + 10 °C)
Nur beim Zusammenwirken dieser Faktoren über einen längeren
Zeitraum (Monate) ist ein gesicherter Nachweis möglich.
Bei üblicher Wohnnutzung mit Temperaturen in der Regel nicht unter
16 °C und Luftfeuchten um die 50 % ist die Bildung von Treibmineralen
bei Gipsputzen auf Beton selbst bei erhöhter Restfeuchte des Betons
wenig wahrscheinlich.
Erfassung von Salzen und Bewertung
Was für Erfassungsarten gibt es?
1.Chemisch: nasschemisch, photometrisch,
Ionenchromatografie, Leitfähigkeitsmessung
=> liefert Aussagen über Salzkationen und -anionen
2.Mineralogisch: Röntgendiffraktometrie, Thermoanalyse
=> liefert Aussagen über die Mineralform
3.Mikroskopisch: lichtmikroskopisch
=> liefert Aussagen über Kristallformen, Lage und Verteilung der Salze
REM/ESEM liefert zusätzlich die Elementeverteilung und detailiierte
Angaben zu den Kristallen (Habitus etc.)
Im Environmental-REM sind Beobachtungen der Veränderungen der
Salze unter Feuchteeinfluss möglich.
Was ist Auslaugungen und Aussinterungen bei Beton?
z. B. bei Tunnelauskleidungen mit Spritzbeton
Ausgelaugt werden die wasserlöslichen Bestandteile des erhärteten
Zementsteins, wobei die leichter löslichen wie z.B. NaOH und KOH
mit einer Löslichkeit von ca. 500 g/l stärker betroffen sind als die
schwerer löslichen wie z.B. Ca(OH)2 mit einer Löslichkeit von ca. 1,7
g/l. Entscheidend ist die in einer bestimmten Zeit vorbei- oder
durchströmende Wassermenge, so dass auch durch den schwerer
löslichen Portlandit aus dem Mörtel oder Beton aufgrund der hohen
Alkalität starke Schädigungen an Bauteilen, Bauzubehör oder der
Umgebung (Flora, Fauna) hervorgerufen werden können.
NaOH und KOH können u.a. durch Zusatzmittel, z. B. Beschleuniger, in
den Spritzbeton gelangen.
Anteil Ca(OH)2: ca. 80 kg pro m³ Beton Anteil KOH: ca. 3 kg pro m³ Beton
Was muss beim Sanieren beachtet werden?
Bei Sanierungsmaßnahmen an Gebäuden mit Salzbelastung
ist es nicht möglich, die Salze vollständig aus dem
Bauwerk zu entfernen bzw. sie dauerhaft zu inaktivieren.
Es ist möglich, das Schädigungspotential zu minimieren.
Da sich die Wirkung der Salze erst in Gegenwart von
Feuchtigkeit entfaltet, kann durch weitgehende Entfernung
der Feuchtigkeit aus dem Bauwerk und die Verhinderung
des Zutritts neuer Feuchtigkeit die Schadwirkung der
Salze gemindert bzw. unterdrückt werden.
Wirksame Methoden zur Reduzierung des
Feuchtetransportes im Bauwerk sind das Einbringen von
Horizontalsperren und/oder Vertikalabdichtungen (=
flankierende Maßnahmen).
Mit welchem Gerät kann man des Salzgehalt reduzieren?
Z.B Gregomatric Vakuum-Waschautomat 800
Aufgesprühtes und durch Unterdruck
verwirbeltes Wasser wäscht die zuvor mit
adäquater maschinentauglicher Reinigerlösung
eingesprühte Oberfläche rein.
Weil das Schmutzwasser gleichzeitig abgesaugt
wird, bleibt kaum eine Restfeuchtigkeit zurück.
Zudem garantiert der geschlossene Kreislauf
mit separierten Frisch- und
Schmutzwasserbehältern die fachgerechte
Entsorgung des kontaminierten Abwassers.
Empfindliche, wasserbeständige,
feinstrukturierte Oberflächen werden durch das
schonende Vakuum-Waschverfahren
mechanisch kaum belastet.“
Was sind reversible Auflagen auf salzbelastete Untergründe? und was sind die Ziele?
Reversible „Auflagen“ = temporär eingesetzt
• Kompressen(putze) = Oberflächenauflagen auf poröse mineralische Baustoffe mit dem Ziel, den Gehalt an bauschädlichen Salzen zerstörungsfrei zu reduzieren. => Sonderform von Opferputz
• Opferputze
= Zeitlich begrenzt anzuwendende Putze mit
dem Ziel einer Sanierungswirkung oder
Schutzfunktion vor:
Einflüssen von innen: Feuchte, Salze
Einflüssen von außen: Witterung, mechanisch
