Bauhaus-Universität Weimar. Wasser im Mauerwerk

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Philipp Huber
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1 Wasser im Mauerwerk 1. Wie gelangt Feuchte in das Mauerwerk? 2. Wie kann die Feuchteursache, Feuchtequelle ermittelt werden? 3. Verfahren der Sanierung von Feuchte-/Salzschäden 3.1. Verfahren zur Horizontalabdichtung 3.2. Sanierputz WTA 3.3. Flächenabdichtung im Gründungsbereich

2 Wasseraufnahme in flüssiger Form: 1 Regenwasser 2 Sickerwasser 3 aufsteigende Feuchtigkeit Wasseraufnahmemechanismen Wasseraufnahme als Dampf: 4 Kapillarkondensation 5 hygroskopische Feuchtigkeitsaufnahme 6 Kondensation 1 GOK

3 Außen Innen Außen Feuchtenaufnahmemechanismen Innen Außen Innen Außen Innen Regenbeanspruchung aufsteigende Feuchtigkeit hygroskopische Feuchtebelastung Kondensation

4 Sauggeschwindigkeit: V = K r exakt: 2 dx r 2σ V = = g ρ x dt 8ηx r Kapillare Wasseraufnahme Steighöhe: H max 2σ cosθ = r ρ g r Kapillarradius in mm x Steighöhe des Wassers in m η Viskosität des Wassers in Ns/m² σ Oberflächenspannung des Wassers in N/m ρ Dichte des Wassers in kg/m³ g Erdbeschleunigung (10 m/g²) H Steighöhe des Wassers in m r Kapillarradius in mm Θ Benetzungswinkel σ Oberflächenspannung des Wassers in N/m ρ Dichte des Wassers in kg/m³ g Erdbeschleunigung (10 m/g²)

5 Lufttemperatur [C ] Sättigungfeuchte Taupunkt [ C] bei rel. Luftfeuchtigkeit von Kondensfeuchte [g/m³] 50% 60% 70% 80% 90% 100% ,4 18,5 21,2 24,2 26,4 28,5 30, ,4 11,1 13,9 16,3 18,4 20,3 22, ,3 9,3 12,0 14,3 16,5 18,3 20, ,4 0,1 2,6 4,8 6,7 8,4 10,0 ± 0 4,5-8,1-5,6-3,8-2,3-0,9 ± 0,0 relative Luftfeuchtigkeit [%] = Feuchtigkeitsgehalt Sättigungsfeuchte [ g m³ ] [ g m³ ] 100 Wasserdampfabgabe bei sitzender Tätigkeit: Raumtemperatur [ C] Wasserabgabe [g/h]

6 Feuchtigkeitsgehalt der Luft 30 g/m³ Sättigungsfeuchte der Luft Sättigungslinie 17,29 g/cm² P = 50% rel. Luftfeuchte C Lufttemperatur

7 DARCY sche Sickerströmung: I = K dp dx Schicht und Hangwasser dp Druckunterschied des anstehenden Wassers [N/m²] dx Dicke des Bauteils [m] I Massenstromdichte = g/s die durch 1m² Mauerfläche fließen K spezifische Durchlässigkeit Wasserkapazität: φ k m³ m³ Feuchtegehalt bei kapillarer Durchfeuchtung φ s m³ m³ maximale Porenfüllung mit Wasser (Sättigungsfeuchte)

8 Richtiges Lüften Beispiel 1: Sommerlüftung Lüften untemperierter Altbauräume bei hohem Wassergehalt der Außenluft ( 10 g/m³ bei 22 C und 60% rel.lf.) - Fall 1a: Erdgeschoß ab 18 C nicht sichtbare Materialdurchfeuchtung (Schimmel, Rost,Algen...) - Fall 1b: Kellergeschoß unter 14 C Wasser Niederschlag (Hausschwamm, Schäden durch Wassereinwirkung) Beispiel 2: Winterbelüftung Lüften beheizter Räume bei geringem Wassergehalt der Außenluft ( 3 g/m³ bei 0 C und 80% rel.lf.) - Der beim Lüften austretende Wasserdampf wird trotz hoher relativer Außenfeuchte nicht ergänzt!

9 ln p σ = p R ρ r T 0 Kapillarkondensation r Kapillarradius in m R Gaskonstante T absolute Temperatur σ Oberflächenspannung des Wassers in N/m ρ Dichte des Wassers in kg/m³

11 Löslichkeit von Salzen in Wasser g Salz / 100 ml Wasser kalt warm CaCO 3 Calciumcarbonat, Kalk 0,0015 0,0019 CaCl 2 Calciumchlorid Ca(NO 3 ). 2 4 H 2 O Calciumnitrat, Salpeter Ca(NO 3 ) 2 Calciumnitrat CaSO. 4 2 H 2 O Calciumsulfat, Gips 0,24 0,22 K 2 CO 3 Kaliumcarbonat, Pottasche K 2 CO. 3 2 H 2 O Kaliumcarbonat, Dihydrat K 2 CO. 3 3 H 2 O Kaliumcarbonat, Trihydrat MgSO. 4 7 H 2 O Magnesiumsulfat, Bittersalz MgCl. 2 6 H 2 O Magnesiumchlorid Mg(NO 3 ) 2. 6 H 2 O Magnesiumnitrat Na 2 SO H2O Natriumsulfat, Glaubersalz Na 2 CO H2O Natriumcarbonat, Soda NaCl Natriumchlorid NaF Natriumfluorid 4 -- BaSO 4 Bariumsulfat 0,0002 0,0004 PbSO 4 Bleisulfat 0,004 0,005 PbCl 2 Bleichlorid 1 3

12 Die wichtigsten bauschädlichen Salze Sulfate MgSO. 4 7 H 2 O Bittersalz, Magnesiumsulfat CaSO. 4 2 H 2 O Gips, Calciumsulfat Na 2 SO H 2 O Glaubersalz, Natriumsulfat 3 CaO. Al 2 O. 3 3 CaSO H 2 O Ettringit Nitrate Mg(NO 3 ). 2 6 H 2 O Magnesiumnitrat Ca(NO 3 ). 2 4 H 2 O Calciumnitrat 5 Ca(NO 3 ). 2 4 NH 4 NO H 2 O Kalksalpeter Chloride CaCl. 2 6 H 2 O Calciumchlorid NaCl Kochsalz, Natriumchlorid Carbonate Na 2 CO H 2 O Soda, Natriumcarbonat K 2 CO 3 Pottasche, Kaliumcarbonat CaCO 3 Kalk, Calciumcarbonat

100 80 Luftfeuchte über gesättigten Salzlösungen relative

13 Luftfeuchte über gesättigten Salzlösungen relative Luftfeuchte [%] LiCl CaCl 2 Ca(NO 3 ) 2 NaCl KCl KNO 3 H 2 O Salzart

14 Mittlere Austrocknungsdauer von Mauerwerk Mauerwerksdicke [cm] Baustoff Austrocknungsdauer [d] Schwerbeton Kalkstein Leichtbeton Ziegel Kalkmörtel Zementmörtel

15 Feuchtegehalt Wassersättigung Herst.- feuchte Ausgl.- feuchte Austrocknungsverlauf bei Neubauten Werkslagerung Transport+ Baustellenlag Baufertigst. Rohbauzeit Einflußgrößen: Trocknungsverhalten 1 Werkstrocknung Verpackung Lagerung Witterung 2 Wasserbedarf beim Mauern Nutzung 3 Bewitterung Belüftung Jahreszeit Feuchte anderer Bauteile 4 Dichtigkeit der OF Beheizung/Lüftung Temperatur Befeuchtung (Regen/Tauwasser) Herstellung Auslieferung Vermauern Nutzungsbeginn Mind.Dauer Max.Dauer Zeit

16 Feuchtegehalt = Sättigungsfeuchte = m m f m tr ms m m 100% 100% Feuchtegehalt DFG Gesamt = 100% max. Wasseraufnahme tr tr tr Durchfeuchtungsgrad m f m tr m s m Gf Masse der feuchten Probe Masse der trockenen Probe Masse der wassergesättigten Probe Masse der feuchten Probe im Gleichgewichtszustand nach Wasseraufnahme aus der Luft hygroskopische Wasseraufnahme = m m 100% hygroskopische Wasseraufnahme DFG hygroskopisch = 100% max. Wasseraufnahme Sättigungsfeuchte = maximale Wasseraufnahme [M%] m Gf tr tr

17 Objekt: Tabelle 1 Kirche, Sandsteinmauerwerk und Putz innen Fresken Beispiel Klimadaten bei der Probenentnahme T = 16 C, r.f. = 90 % Messung der hygroskopischen H 2 O-Aufnahme bei T = 20 C, r.f. = 85 %

18 Entnahme- Probenbezeichnung Angaben in % M % teile Höhe der Entnahme OKG bzw. OKF Tiefe der Entnahme (Angaben in cm) Höhe Tiefe Beispiel 1 Sandstein ,03 0,01 0,14 4,62 9,00 0, Sandstein ,03 0,13 0,09 3,88 6,57 0, a Putz ,21 0,20 1, , b Sandstein ,13 <0,01 6,57 2,12 5,87 4, Sandstein ,03 0,01 0,04 4,00 5,20 0, Sandstein ,03 0,25 0,04 4,09 8,99 0, a Putz ,22 0,15 1, , b Sandstein ,11 <0,01 0,63 2,61 4,08 5,68 64 >100

19 Beispiel 7a Putz ,03 0,65 0,05 2,55 10,11 2, b Sandstein ,02 0,01 <0,01 4,15 6,06 0, a Putz ,02 0,40 0,01 1,31 11,07 0, b Sandstein ,02 0,01 <0,01 2,75 10,00 0, a Putz ,09 0,46 0,70 1,65 6,94 3, b Sandstein ,04 <0,01 0,27 0,55 8,76 1, Putz ,02 9,31 0, , b Sandstein ,02 1,49 0,01 4,97 7,99 0, a Putz ,28 0,78 2, , Epitaph ,13 4,90 0,78

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