Holz und Salz
- sie vertragen sich schon -
die Feuchte angrenzender Baustoffe sowie möglich werdender Pilzbefall
sind das Problem
Bewertung der schadensverursachenden Wirkung verschiedener
Salzionen
Ablagerungen am Bauwerk, ursächliche Zusammenhänge,
chemische Reaktionen und Schadfolgen
Bestimmungsschlüssel für
Schadsalze
Holz ist durch Salze in seiner Umgebung am Bau eigentlich weniger (in Form von
Schäden) betroffen, als die mineralischen Baustoffe selbst, aus dem sie überwiegend
gelöst werden. Die nach langer Einwirkung auftretende Mazeration (chemische Zerstörung)
von Holz ist meistens nur oberflächig. Im Wohn- und Wirtschaftsgebäude tritt sie durch
die Bildung schwefliger Säuren (z.B. bei einer Schornsteinversottung durch
schwefelhaltige Brennstoffe in Verbindung mit Tauwasser), infolge der Anwesenheit von
Salzen des täglichen Gebrauchs (z.B. im Streusalz, Räucherkammer, Pökelplatz) oder am
Dachstuhl durch Sulfate aus dem Dachziegelmaterial bzw. aus Anstrichen (Flammschutz,
Holzschutzmittelüberdosierung) auf.
Eine Mazeration ist auch als Folge von elektrolytischen Prozessen an nicht
entkoppelten, verbauten Metallen (Spannungsreihe) an in deren Nähe verbautem Holz
festzustellen.
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Ein besonderer Fall: An dem Türrahmen aus Holz tritt eine
Holzzerstörung durch Mazeration auf. Verantwortlich sind Salze nah verbauter
verschiedener Metalle, die untereinander reagieren. Die Spannungsreihe zwischen
verschiedenen Metallen ist hier der Auslöser. Zwischen den nicht entkoppelten
Metallen kommt es zu elektrischen Spannungen. Die ziehen eine Elektrolyse nach
sich. Die dabei enstehenden Salze zersetzen in der Folge das in dem betreffenden
Bereich angrenzend verbaute Holz. Foto: Dr. Kürsten |
Im industriellen Bereich findet bei Salzbelastungen bevorzugt Holz (dann aber für
alle Bauteile) in speziellen Baukonstruktionen Verwendung, weil alle anderen Baustoffe
(Stahl und Bewehrungsstahl im Beton) entweder durch Korrosion angegriffen werden oder
durch Volumenänderungen regelrecht "gesprengt" werden (Beton, Mauerwerk). So sind alle
Gradierwerke aus Holz, ebenso Lagerhallen oder Silos für Streusalz.
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Mazeration (chmeische Zerstörung) von Holzdachlatten durch schadträchige
Salze aus gebrannten Dachziegeln, deren Ton vermutlich sulfathaltig ist. Foto:
Dr.Kürsten
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Salzgradierwerk einer Saline. Holz ist hier der beste Baustoff.
Foto: Dr.Kürsten
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Im Detail: Die oberflächige faserige Ablösung ist die Folge der Mazeration
des Holzes durch Steinsalz (NaCl) aus dem Gradierwerk (im linken Bild). Foto:
Dr.Kürsten
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Oberflächige, meist weißliche Ausblühungen und Ablagerungen auf Putz, Mauerwerk und
Beton sind untrennbar mit Feuchteverteilungen im Baustoff selbst verbunden. Oft werden
Sie im Zusammenhang mit Unwissen allen möglichen volkstümlichen Begriffen zugeordnet,
wie "Schwamm, Mauerschwamm, Salpeter, Mauersalpeter" und anderem. In der Folge kommt es
nach Ablagerungen und Ausblühungen in diesen Bereichen recht zügig und dann
(nachhaltig) anhaltend zu Abplatzungen, manchmal auch zu regelrechtem schichtenweisen
Abheben (Kristallisationsdruck) des Baumaterials. Durch Lösung von Bindemitteln im
Mörtel kann auch das Traggefüge z.B. des Mauerwerks betroffen sein.
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Rot angelegt sind die bereits fehlenden Fachwerkbalken, die nach Schäden
infolge der Feuchteverteillung im Mauerwerk verloren gingen. Die durch
Spritzwasserbelastung am Mauerwerk sich ständig erweiterenden Ausblühungen waren
neben der Zerstörung des Ziegelgefüges der Grund, warum die Feuchte im Mauerwerk
aufsteigen konnte und schadträchtig gegenüber dem Holz wurde. Das nasse Mauerwerk
bedingte hier die hohe Ausgleichsfeuchte der Fachwerkbalken. Dadurch erreichte
die Holzfeuchte nachhaltig so hohe Werte, dass ein Pilzbefall, und durch diesen
Holzzerstörung möglich war. Foto: Rüpke
|
Ursache ist dort infolge chemischer Prozesse im Zusammenhang mit anwesendem freiem
Wasser eine Vergrößerung des Volumens oder eine andauernde Veränderung des Volumens
durch umkehrbare chemische Prozesse, die mal zur kristallinen Ablagerung, dann wieder
zur Lösung der abgelagerten Stoffe führen.
Beides zerstört einen Bereich des betroffenen Baumaterials und hat auch Einfluss auf
angrenzende Holzbauteile.
Wenn dann keine Beseitigung der Ursachen erfolgt - zuerst die Trockenlegung - nimmt
die Feuchteverteilung im "ausblühenden" Bereich zu. In diesem Bereich verbautes Holz
geht "zwangsweise" in eine höhere Ausgleichsfeuchte. Mit Erreichen einer Holzfeuchte ab
ca. 25 % beginnt die Menge freien Wassers als Bedingung für einen Pilzbefall
ausreichend zu sein. Ein danach eintretender Pilzbefall ist dann eine indirekte
Schadfolge der Feuchteschäden infolge von Salzen im Mauerwerk. Es ist eine Art
"Schadenskaskade".
Zuerst auslösend war vielleicht Spritzwasser oder andere Wasserschäden. Erreicht die
Salzausbreitung aufgrund kapillar aufsteigender Feuchteverteilung höhere (eigentlich
trockene) Mauerwerksbereiche, wird freies Wasser aufgrund des Lösungsdruckes der Salze
hygroskopisch aus der Luftfeuchte gewonnen. Die zu erreichende Höhe weicht wegen der
Salzlösung im Mauergefüge weit von dem durch den normalen Luftfdruck bestimmte mögliche
Steihöhe ab. Elektische Ladungen ermöglichen eine das Wasser "hochpumpende"
Wirkung.
| Konstruktionsholz in sonst ausreichend trockenen
Zonen kann über versalztes Mauerwerk durch freies Wasser geschädigt werden. |
Dabei ermöglichen die gelösten Salze dem Wasser im
Mauerwerk kapillar höher aufzusteigenden, als der Luftdruck zulässt. |
Im Fachwerk verharrt die Versalzung im
jeweilig betroffenen Mauerwerksgefach. Wird der unterbrechende Balken z.B. nach
Pilzzerstörung entfernt und durch Mauerwerk ersetzt, können sich Salz und freies
Wasser weiter in höhere, sonst trockene, Bereiche ausbreiten. |
Es gibt aber auch harmlosere Zustände, nicht zuletzt dadurch, dass viele Baustoffe
an sich schon dazu neigen, Ausblühungen oder Ablagerungen als Folge der Verarbeitung
(z.B.Verblendmauerwerk) oder der Umgebungsbedingungen zu bilden (z.B.
Spritzwasserbereich am Sockel).
Bei Ausblühungen handelt es sich meist um Sulfate, Chloride und Carbonate. Manche
Ausblühungen sind u.U. relativ einfach mechanisch unter Zuhilfenahme von Wasser zu
entfernen (z.B. durch
abbürsten).
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Ein "K(r)ampf" gegen die Tausalzschäden am Sockelputz. Foto: Rüpke
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Nitrate im Mauerwerk (Salpeter) außen an der Wand eines Festsaales (Pissecke)
Foto: Rüpke
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Nitrat versetztes Mauerwerk an der Außenseite eines Schweinestalls. Foto:
Rüpke
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Stets sind Ausblühungen ein Zeichen für weitergehende Schädigungen des Bauteils.
Wird die Ursache der Schädigung (z.B. Quelle der Durchfeuchtung) nicht beseitigt,
treten die Ausblühungen vermehrt und immer wieder neu auf.
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Nitrate im Mauerwerk machen dessen Austausch erforderlich. Foto: Rüpke
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In wenigen Fällen, besonders an älteren und ländlichen Gebäuden, handelt es sich bei
Ausblühungen um Nitrate (Mauersalpeter). Bei der Anwesenheit von Nitraten im Mauerwerk
folgt eine Zerstörung des Putzes und / oder Mauerwerks, dies geschieht durch
Volumenvergrößerung im Materialinneren.
Dieser Prozess wird durch die hygroskopischen Eigenschaften des Ziegelmauerwerks zu
einer "unendlichen Geschichte". Alles anbei verbaute Holz wird unter der dauernd
vorhandenen Feuchteverteilung durch eine hohe, sich daran sich anpassende Holzfeuchte in
Mitleidenschaft gezogen - und dies an einer Stelle, wo sonst niemals eine schadträchtige
Situation für das Holz anzunehmen gewesen wäre!
Zur Behebung derartiger Schäden ist nur noch das restlose Entfernen der
nitratbefallenen Mauerwerksteile erfolgreich.
Ausblühungen können immer nur dann entstehen, wenn eine entsprechende Feuchtigkeit
vorhanden ist. Wenn das Bauteil restlos ausgetrocknet ist, können nachträglich kaum noch
Salze nachkommen und zu Schädigungen führen. Es sei denn, es liegen Baufehler vor,
wodurch immer neue Feuchtigkeit in das Bauteil geführt wird. Bei älteren Gebäuden fehlt
oft eine horizontale Feuchtigkeitssperre, wodurch aufsteigende Feuchtigkeit aus dem Boden
in das Mauerwerk eindringen kann (die zusätzlich auch noch weitere Salze enthalten
kann).
Die Frage stellt sich: was ist tolerierbar, was folgt an weiteren Maßnahmen?
Das WTA-Merkblatt 4-5-99 in der Tabelle 8 hat dazu Richtwerte angegeben:
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Bewertung der
schadensverursachenden Wirkung verschiedener Salzionen in Mauerwerkskörpern (Angabe
in Masse-%)
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Chloride
1
|
< 0,2 |
0,2 - 0,5 |
> 0,5 |
| Nitrate |
< 0,1 |
0,1 - 0,3 |
> 0,3 |
|
Sulfate
2
|
< 0,5 |
0,5 - 1,5 |
> 1,5 |
|
Bewertung
3
|
Belastung gering,
Maßnahmen im Ausnahmefall erforderlich
|
Belastung mittel,
Weitergehende Untersuchungen zum Gesamtsalzgehalt (Salzverbindung,
Kationenbestimmung) erforderlich
Maßnahme im Einzelfall erforderlich
|
Belastung hoch,
Weitergehende Untersuchungen zum Gesamtsalzgehalt (Salzverbindung,
Kationenbestimmung) erforderlich
Maßnahmen erforderlich
|
|
1
Bei tragwerksichernden Maßnahmen, wie dem Einbau von Ankern/Nadeln,
ist bei Chloridbelastungen < 0,1 M-% auf die Auswahl besonderer Stahlgüten und
speziell rezeptierter Verpress-/Verfüllmörtel zu achten.
2
Beurteilung bezogen auf leicht lösbare Sulfate; besonders zu
bewerten sind sulfathaltige Baustoffe.
3
Für die Entscheidung über die Erfordernis von Maßnahmen sind
nicht allein die Ergebnisse der Salzuntersuchung ausschlaggebend.
Für einfache Rückschlüsse zum Gesamtsalzgehalt ist der ermittelte höchste Gehalt
von Salzionen, unabhängig ob Chlorid, Nitrat oder Sulfat und die Bewertung o.a.
Tabelle maßgebend.
|
| Belastung durch o.a. Salze |
Maßnahmen durch Sanierputze nach
WTA WTA Merblatt 2-9-04 |
einzelne Schichtdicken (mm) |
Anmerkungen |
| gering |
1. Spritzbewurf
2. Sanierputz WTA
|
≤ 5
≥ 20
|
Spritzbewurf i.d.R. nicht deckend aufbringen, nur volldeckend wenn es der
Hersteller es fordert . Bei Sulfatbelastung sollte der Spritzbewurf im
Bindemittel sulfatbeständig sein.
Das WTA Merblatt 2-9-04 "Sanierputze" gibt unter 8.2.2 Vorgaben für die
Gesamtschichtdicken.
|
| mittel bis hoch |
1. Spritzbewurf
2. Sanierputz WTA
3. Sanierputz WTA
|
≤ 5
10 - 20
10 - 20
|
1. Spritzbewurf
2. Porengrundputz
3. WTASanierputz
|
≤ 5
≥ 10
≥ 15
|
|
Quelle: WTA-Merkblatt 4-5-99/D, Tabelle 8,
Wissenschaftlich Technische Arbeitsgemeinschaft
für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege
|
Im Labor wird, um anhand von Bohrkern oder Bohrmehl etc. nach Wasserauszug die
Salzbelastung zu klären, der Gesamtsalzgehalt an der spezifischen Leitfähigkeit
ermittelt, der Anionengehalt (Chloride, Nitrate oder Sulfate) durch nasschemische,
photometrische bzw. ionenchromatographische Analysen und der Kationengehalt durch
nasschemische- bzw. Atomabsorptionsanalysen. Die Feststellung der Salzart erfolgt an der
Salzzusammensetzung durch Röntgendiffraktometrische bzw. infrarotspektroskopische
Analysen. (WTA-Merkbaltt 4-5-99, Tabell 6, Laboruntersuchungen - Salzgehalt).
Es gibt daneben einfache praktische Möglichkeiten, um die Anwensenheit von Carbonaten,
Nitraten, Chloriden und Sulfaten anhand von Teststreifen (z.B.
MERCKOQUANT®
) durch Farbreagezien qualitativ (und dabei auch noch gleich
quantitativ eingegrenzt) aufzuspüren bzw. nachzuweisen. Dem Praktiker hilft dies, aus
bereits bekannten Schadenszusammenhängen sich ein Lagebild zu machen. Diese Zusammenhänge
sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
|
Ablagerungen am
Bauwerk, ursächliche Zusammenhänge, chemische Reaktionen und Schadfolgen
|
Ablagerung
am Bauwerk
|
betroffenes
Baumaterial
|
verbundene
Ursachen
|
chemische Reaktionen mit |
Ergebnis |
Folgen |
| Carbonate |
kalkhaltige Baustoffe, Fugenmörtel
Beton
|
nachhaltige Durchfeuchtung |
Kalk + Wasser + Kohlendioxid
|
Calcium-
hyrdogen-
carbonat wird nach Trocknung Calciumcarbonat (Kalk)
|
hartnäckige Kalksinterung auf dem Baustoff
|
|
Nitrate
("Salpeter")
|
Mauerwerk |
Zersetzung von organischen Stoffen, z.B. bei Tierhaltung, Toiletten,
Düngerlagerung
|
entstehendem Ammoniak und Luftsauerstoff und Kalk (im Mörtel)
|
Calciumnitrat (Ca(NO
3
)
2
)
"Mauersalpeter, Mauerschwamm"
|
Calciumnitrat kristallisiert und zerfließt je nach Luftfeuchtigkeit.
Materialzerstörung durch Volumenänderung.
|
| Chloride |
mineralische Baustoffe, Bindemittel |
nachhaltige Durchfeuchtung
Standort am Meer, Absäuern der Fugen, Frostschutz-mittel, Tausalz
|
Natriumchlorid
|
Calciumchlorid
(CaCl
2
)
|
Tricalciumaluminat + Calciumchlorid
Friedelsches Salz
Betonzerstörung durch Volumenänderung
|
| Sulfate |
Ziegelsteine, Kalk- und Zement,
Kalkzement-mörtel,
Beton Kalkstein
|
nachhaltige Durchfeuchtung
Bildung von Sulfaten beim Ziegelbrand
|
Sulfationen oder Schwefelsäure (z.B. aus Rauchgasen)
|
Calciumsulfat
CaSO
4
(Gips) weiße kristalline Ausblühung
|
Calciumsulfat + Wasser (Gipsstein)
(Zement) Tricalciumaluminat + Calciumsulfat Ettringit.
Materialzerstörung durch Volumenänderung.
|
Im Folgenden ist ein kleiner Schlüssel für den Praktiker zusammengestellt, um vor
Ort Salze qualitativ bestimmen zu können und um sich eine erste Übersicht zu
verschaffen. Daneben sind moderne "high-tech"-Produkte als Farbreagenzien-Nachweis im
Chemiehandel (z.B. Fa. VWR,
Bestellmöglichkeit von MERCKOQUANT®
) angeboten, die eine eigene
halbqualitative und quantitative Laborarbeit überflüssig machen. Dadurch wird auch
erstmals eine schnelle Handhabung schon auf der Baustelle ermöglicht.
In vielen Fällen helfen diese technisch ausgereiften und einfach zu
bewerkstelligenden Nachweise, um - wenn daneben das Wissen um die Schadenszusammenhänge
vorhanden ist - die Schadensursachen besser erkennen zu können.
Damit kann u.U. Geld für aufwändige Laboranalysen erspart werden. Denn der Bauherr
sucht eine einfach handhabbare Lösung für sein Bauschadensproblem.
|
Kleiner
Bestimmungsschlüssel für Schadsalze zur praktischen Handhabe vor Ort
|
| Probenmaterial |
Nachweistätigkeit |
Reaktionen |
| Teststreifen für |
Nachweisabstufung in
der Quantität |
Best.-Nr./St./ca.? |
1
Löslichkeit in Wasser
|
Probe in destilliertem Wasser lösen |
löslich-
-> 3
(Testlösung aufteilen in 4 Reagenzgläser für folgende weitere Nachweise)
|
schwerlöslich
--> 2
|
2
Nachweis der Carbonate
|
mit verdünnter Salzsäure betupfen |
schäumt auf
--> CaCo
3
Calciumcarbonat (Kalkstein, Marmor, Kreide)
|
keine Aufschäumung
--> CaSO
4
Calciumsulfat (Gips)
|
3
pH-Nachweis
|
einige Tropfen Phenolphtalein zugeben |
positive Farbreaktio
n = rot (hoher Ph-Wert) basisch, alkalisch
--> Anwesenheit von Carbonaten, z.B. K
2
CO
3
Kaliumcarbonat (Pottasche)
- Na
2
CO
3
Natriumcarbonat (Soda)
|
negative Farbreaktion
= niedriger Ph-Wert sauer, nichtalkalisch
--> 4a) 4b) 4c)
|
4a)
Nitratnachweis
|
a)
Nesslers Reagenz
b) Im 2. Reagenzglas einige Kristalle Diphenylamin in verdünnter Schwefelsäure
lösen, Reagenzglas mit Probe schräghalten und 2. Glas einfüllen
|
a)
braune bis tomatenrote Ausfällung
= Positiv
b)
blaue Färbung
= positiv
--> Anwesenheit von Nitraten, z.B. Ca(NO
3
)
2
Calciumnitrat
|
. |
Nitrat-Test
Merckoquant®
|
10 - 500 mg/l,
10-25-50-100-250-500 mg/l NO
3
-
/I
|
1.10020.0001
100 Stck
17,80 EUR
|
4b)
Chloridnachweis
|
Probe mir verdünnter Salpetersäure versetzen.
Dann einige Tropfen Silbernitratlösung hinzufügen. |
weißer Niederschlag
= positiv
--> Anwensenheit von Chloriden, z.B. KCI Kaliumchlorid, NaCl
Natzriumchlorid, MgCl
2
Magnesiumchlorid
|
. |
Chlorid-Test
Merckoquant®
|
500 - 3000 mg/l,
500-1000-1500-2000-3000 mg/l Cl
-
/I
|
1.10079.0001
100 Stck
21,25 EUR
|
4c)
Sulfatnachweis
|
Probe mit verdünnter Salzsäure versetzen. Dann
lösen der Salze durch schütteln. Einige Tropfen Bariumchloridlösung
hinzufügen. |
weißer Niederschlag, weißes unlösliches Bariumsulfat fällt aus
=
positiv
--> Anwesenheit von Sulfaten, z.B. K
2
SO
4
Kaliumsulfat, Na
2
SO
4
Natriumsulfat, MgSO
4
Magnesiumsulfat, Ca
2
SO
4
Calciumsulfat
|
. |
Sulfat-Test
Merckoquant®
|
200-1600 mg/l,
200-400-800-1200-1600 mg/l SO
4
²/I
|
1.10019.0001
100 Stck
18,30 EUR
|
