Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Baustoffen und Beschichtungsstoffen

Die Luft enthält immer eine bestimmte Wasserdampfmenge (Feuchtigkeit) abhängig von der Temperatur und ein Feuchtigkeitstransport erfolgt bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen, d.h., Temperatur- bzw. Feuchtigkeitsgefällen bis eine Gleichgewichtsfeuchte erreicht wird.
Allerdings kommt es bei Unterschreitung der Taupunkttemperatur zu Kondensatbildung und zu einer starken Durchfeuchtung des Wandbaustoffes kommen. Dies kann aber durch diffusionsoffene Schichten an der kalten Wandseite verhindert werden.Aus diesem Grund wird das Verhalten von Baustoffen bei niedriger und bei hoher Luftfeuchte untersucht.
Die Prüfvorbereitung und die Messung erfolgt nach DIN EN ISO 12572:2001-09 und Merkblatt 2-3-92/D (entsprechend DIN 55945). Der schematische Versuchsaufbau zur Bestimmung der Wasser-dampfdiffusion ist in der nachfolgenden Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Schematischer Versuchsaufbau zur Bestimmung der Wasserdampfdiffusion

Wie in Abbildung 1 dargestellt wird entweder eine Glasfritte mit Beschichtung oder eine Baustoff-probe auf die Öffnung des Prüfgefäßes aufgebracht und anschließend mit einem Dichtungsmittel fixiert sowie abgedichtet. Das Prüfgefäß enthält ein Trockenmittel (Silicagel)oder eine gesättigte Salzlösung (bspw. Ammoniumhydrogenphosphat). Bei der Verwendung des Trockenmittels sind die Prüfbedingungen 23 ±0,5 °C und 50 ±3 % relative Luftfeuchte und bei der gesättigten Salzlösung sind 23 ±0,5 °C und 93 ±3 % relative Luftfeuchte bei der Bestimmung der Wasserdampfdiffusion im Klimaraum einzuhalten.
In gleichbleibenden Zeitabständen (alle 24 Stunden) wird die Masse des Probegefäßes bis zur Mas-senkonstanz bestimmt sowie dokumentiert. Zur leichteren Erkennung der Massekonstanz wird in einem Diagramm die Massenänderung gegen die Zeit aufgetragen.
Das Ziel ist die Bestimmung der Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl und die Berechnung des Diffusionswiderstandes bzw. der diffusionsäquivalenten Luftschichtdicke durch Multiplikation mit Schichtdicke. In den nachfolgenden Tabellen 1 und 2 kann die Höhe der Wasserdampfdiffusion aufgrund der ermittelten Werte abgelesen werden.

Tabelle 1: Einteilung der Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl nach DIN 4108-4:

Tabelle 2: Einteilung der Diffusionsäquivalenten Luftschichtdicke nach DIN 4108-3:

Darr-Methode (Feuchtemessung)

Die Darr-Methode ist ein exaktes Laborverfahren zur gravimetrischen Feuchtigkeitsbestimmung von Baustoffen und wird nach DIN 52183 durchgeführt und liefert absolute Werte.

Bei der Probenentnahme wird eine Kernbohrung durchgeführt und die die entnommene Probe vor der Trocknung gewogen. Anschließend wird diese bei max. 105°C (Bei höheren Temperaturen würde nicht nur das freie Wasser, sondern auch das chemisch gebundenes Wasser freisetzt)in einem Trockenschrank getrocknet bis eine Massenkonstanz (24 h weniger als 1 ‰ Masseverlust nach DIN 1048-5) erreicht ist, vgl. Abbildung 3. Die Probe muss vor der Wägung im Exsikkator abkühlen.

Abbildung 3: Schritte bei der Darr-Methode

Danach kann der Feuchtegehalt berechnet werden.

Angewandt wird die Darr-Methode beispielsweise zur Bestimmung des Feuchtegrades von Estrichböden, so dass beurteilt werden kann, zu welchem Zeitpunkt Bodenbeläge aufgebracht werden können, damit keine Folgeschäden entstehen. Außerdem kommt die Darr-Methode auch bei Feuchteschäden zum Einsatz. Es wird die Feuchte des Wandkerns und der äußeren Wandschichten bestimmt, um Rückschlüsse auf mögliche Ursachen und auf die Wasserabgabefähigkeit des Baustoffs ziehen zu können. Zudem ist vor dem Aufbringen von Beschichtungen nach Feuchteschäden der Feuchtegrad zu ermitteln, um die benötigte Art der Beschichtung festlegen zu können, damit erneut Feuchteschäden ausgeschlossen werden können.

Kapillare Wasseraufnahme/Saugkraft

Sobald ein poriger und wasserbenetzbarerBaustoff mit einer Flüssigkeit in Kontakt kommt, beginnt die kapillare Wasseraufnahme durch die Kapillarzugkräfte.

In Abbildung 2 ist der schematische Versuchsaufbau zur Bestimmung der kapillaren Saugkraft dargestellt.

Abbildung 2: Schematischer Versuchsaufbau zur Bestimmung der kapillaren Saugkraft

Die Prüfung erfolgt nach DIN EN ISO 15148 (früher DIN 52617) durchgeführt. Zunächst wird der zu prüfende Baustoff getrocknet und anschließend die Ausgangsmaße dokumentiert.

Danach wird der Baustoff in einer Wanne, die mit 2 bis 10 mm Höhe mit Wasser befüllt ist, eingetaucht und nach genau definierten Zeitintervallen wieder entnommen, um die Massezunahme mit der Zeit zu bestimmen. Durch die graphische Auftragung der flächenbezogenen Massenzunahme gegen die Wurzel der Zeit ergibt sich bei reinen Baustoffen ein linearer Zusammenhang. Die Steigung entspricht dem Wasseraufnahmekoeffizienten des Baustoffs, der mit der kapillaren Saugkraft gleichzusetzen ist, wie in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3: Zusammenhang zwischen Wasseraufnahmekoeffizient und Verhalten gegenüber Wassernach DIN EN ISO 15148:

Ein nicht linearer Zusammenhang sondern eine bei niedrigerer flächenbezogenen Massenzunahme gekrümmte Kurve spricht für ein Vorhandensein von Kunststoff oder Hydrophobierungsmittel im Baustoff.

 Bestimmung von bauschädlichen Salzen

Ein wichtiger Faktor bei Beurteilung der Mauerwerkssubstanz ist der Salzgehalt. Bauschädliche Salze sind leicht wasserlöslich und können durch die kapillare Wasseraufnahme ins Mauerwerk gelangen und an die Oberfläche transportiert, an der das Wasser an die Luft abgegeben wird und die Salze an der Oberfläche zurückbleiben und kristallisieren (Ausblühungen). Durch jede erneute Feuchtigkeitsaufnahme (Kapillare Wasseraufnahme oder Hygroskopie aus der umgebenden Luft) werden sie wieder gelöst und beim erneuten Trocknen wieder auskristallisieren und Bildung von Kristallwasser (Volumenvergrößerung, Ausdehnung) und jedes Mal einen Kristallisationsdruck bewirkt, der die Bausubstanz schädigt.

Das Probematerial wird aus dem Mauerwerk entnommen und mit einem Hammer zerkleinert. Etwa 10 g dieses Materials wird in eine Glasflasche gegeben, bis zur Hälfte (ca. 50 mL) mit destilliertem Wasser aufgefüllte und anschließend kräftig geschüttelt. Zu diesem Zeitpunkt liegt der pH-Wert bei 7 (testen mit pH-Teststreifen) und es wird solange Weinsäure zudosiert bis ein pH-Wert von 5 erreicht ist (testen mit pH-Teststreifen). In Abbildung 4 sind die zuvor beschriebenen Probenvorbereitungsschritte für die nachfolgende Salzanalyse bildlich dargestellt.

Abbildung. 4: Schritte der Probenvorbereitung bei der Salzanalyse

Abbildung 5 : Bestimmung der Ionenkonzentration durch Teststreifen

Die Salzanalyse erfolgt halb-quanitativ mittels Analysestäb-chen für die jeweiligen Salze.
Das jeweilige Analysestäbchen wird aus dem Röhrchen entnommen und mit allen Reaktionszonen ca. eine Sekunde in die Probelösung eingetaucht. Nach ca. einer Minute können die Farbreaktionen mit der Farbentafel des Etiketts verglichen und die jeweilige Salzkonzentration mg/l abgelesen werden.

Wenn man nun des Gewicht des eingewogenen Materials zusammen mit der Verdünnung mit der bestimmten Salzkonzentration in mg/L ins Verhältnis setzt.

Über die nachfolgende Tabelle 4 kann eine Bewertung der schadensverursachenden Wirkung des Salzgehaltes auf das Mauerwerk durchgeführt werden und entschieden werden, ob diesbezüglich Sanierungsmaßnahmen erforderlich sind.

Tabelle 4: Bewertung der schadensverursachenden Wirkung verschiedener Salzionen

in Mauerwerkskörpern nach WTA-Merkblatt 4-5-99/D:

(In WTA –Merkblatt 3-13-01/D ist eine andere Einteilung vorgenommen worden)