DE102017114282A1

DE102017114282A1 - Verfahren zum zerstörungsfreien nachträglichen Einbau einer Horizontalsperre in eine gemauerte Denkmalswand

Info

Publication number: DE102017114282A1
Application number: DE102017114282.7A
Authority: DE
Inventors: Enrico Oppel
Original assignee: Bkm Mannesmann AG; BkmMannesmann AG
Current assignee: Bkm Mannesmann AG; BkmMannesmann AG
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Verfahren zum zerstörungsfreien nachträglichen Einbau einer Horizontalsperre in eine gemauerte Denkmalswand (12), mit wenigstens folgenden Schritten:a) Freilegen der Wandaußenflächen (12.1, 12.2) der Denkmalswand (12), in einem Behandlungsbereich, der wenigstens zwei übereinanderliegende, aus Mörtel bestehende Lagerfugen (13.1, 13.2, 13.3) umfasst,b) Anlegen wenigstens einer textilen Kompresse (40) aus ungefärbten Naturfasern, die mit einem niedrigviskosen Sperrmittel getränkt sind, an die Lagerfugen (13.1, 13.2, 13.3) und/oder an die Wandaußenfläche (12.1, 12.2), wobei als Sperrmittel ein Injektionsmittel verwendet wird, das Silane oder Siloxane enthält, die in wasserfreien Lösemitteln gelöst;c) Abwarten einer Einwirkungsphase, in der die Kompressen (40) mit dem Sperrmittel ein- oder mehrfach nachgetränkt werden;d) Abnehmen der Kompressen (40).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien nachträglichen Einbau einer Horizontalsperre in eine gemauerte Denkmalswand.
Bei gemauerten Wänden ohne wirksame Horizontalsperre treten aufgrund von kapillar aufsteigender Feuchtigkeit regelmäßig Durchfeuchtungen auf, die zu verschiedenartigen Folgeschäden führen. Dies gilt insbesondere bei älteren Gebäuden, bei deren Bau geeignete Dichtmittel noch nicht zur Verfügung standen.
Der nachträgliche Einbau von Horizontalsperren ist unter anderem durch ein Injektionsverfahren möglich, bei dem in regelmäßigen Abständen Löcher in die zu behandelnde Wand eingebracht werden. Die Bohrung muss dabei schräg verlaufen, damit sie wenigstens eine Lagerfuge kreuzt oder wird horizontal in die Lagerfuge eingebracht. In die Bohrung werden sogenannte Packer eingesetzt, die das Bohrloch nach außen abdichten und über welche flüssige Sperrmittel wie beispielsweise Paraffinöl oder cremige Sperrmittel injiziert werden. Das Sperrmittel verteilt sich über die Kapillare in der Wand, verdrängt vorhandenes Wasser und bildet nach Abtrocknung flüchtiger Bestandteile eine wasserundurchlässige Sperrschicht. Dieses bewährte Verfahren ist auch für Anwendung an Denkmälern zugelassen, sofern die von der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e.V. (WTA) aufgestellten Verarbeitungsregeln eingehalten werden, siehe WTA-Merkblatt 4-10 »Injektionsverfahren mit zertifizierten Stoffen gegen kapillaren Feuchtetransport« und WTA-Merkblatt 4-6 »Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile«. Allerdings stellt das Einbringen der Bohrlöcher und der darin verbleibenden Packer einen massiven Eingriff in die historische Gebäudesubstanz dar, der aus konservatorischer Sicht nicht hinnehmbar ist.
Das gleiche gilt für andere Verfahren, die ebenfalls massiv in die Gebäudesubstanz eingreifen, wie das Mausersägeverfahren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zum Einbringen einer nachträglichen Kapillarwassersperre zu entwickeln, welches zerstörungsfrei, also ohne mechanische Eingriffe in die Bausubstanz, durchführbar ist, das auch sonst nicht zu sichtbaren Veränderungen führt und dennoch einfach anwendbar ist und zuverlässig wirkt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum zerstörungsfreien nachträglichen Einbau einer Horizontalsperre in eine gemauerte Denkmalswand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die grundlegende Idee zum zerstörungsfreien Einbringen eines chemischen Wirkstoffes in den Mauerwerksquerschnitt beruht nach der Erfindung auf einem Kapillartransport des Sperrmittels von der Wandoberfläche in das Mauerwerk. Überraschend wurde gefunden, dass eine chemische Horizontalsperre durch Verwendung an sich bekannter Injektionsmittel für Niederdruckinjektionsverfahren erreicht werden. Nach der Erfindung werden diese als drucklos applizierte Sperrmittel verwendet, die allein mittels an die Wandflächen angelegter Kompressen aus Naturfasern an das Mauerwerk übertragen werden. Erforderlich ist lediglich ein längerer direkter Kontakt der getränkten Kompresse mit der Wandaußenfläche während der Behandlungszeit Nach vorausgegagener Flutung der äußeren Wandflächen mit dem Sperrmittel.
Das bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zu verwendende Sperrmittel besitzt die folgenden spezifische Eigenschaften:

- hohe Kriechfähigkeit, auch im nassen Mauerwerk;
- drucklose Anwendung;
- farblos und
- lange Haltbarkeit.

Das eingesetzte Sperrmittel besitzt diese geforderten Eigenschaften und ist ursprünglich zur Injektion in mineralische Mauerwerke vorgesehen und erzeugt darin eine horizontale, flächige Injektionsbarriere gegen aufsteigende Feuchtigkeit und Querdurchfeuchtung. Dieses Ergebnis wird dank eines Polymers auf Silan- oder Siloxanbasis erreicht, das in einem Anteil von 5 Vol.-% bis 25 Vol.-% in einem Lösemittel gelöst ist
Als Lösemittel für Silane oder Siloxane, kommen insbesondere Wasserfreie Alkohole, oder Wasserfreie aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe in Betracht. Durch die extrem niedrige Viskosität, die niedriger als die von Wasser ist, dringt das Sperrmittel selbst in die kleinsten Kapillaren der Baustoffe drucklos ein, baut dort Kapillardruck auf und verdrängt dabei das vorhandene Kapillarwasser.
Der Trägerstoff (Paraffinöl) verdunstet nach der Injektion allmählich wieder komplett. Am Ende der Reaktionszeit von ca. 2-3 Wochen befindet sich auf den Porenwandungen des Mauerwerks lediglich ein dauerhaft wasserabweisender Polymerfilm, der mit einer Lackierung vergleichbar ist. Das Sperrmittel ist nicht wasserlöslich und verteilt sich sogar in vollständig wassergesättigtem Mauerwerk. Aufgrund seiner Beschaffenheit und Eigenschaften vermischt es sich auch nicht mit dem in den Poren des Mauerwerks vorhandenen Porenwasser. Durch die im Verhältnis zum vorhandenen Wasser geringere Viskosität, wird durch den erzeugten Kapillardruck das überschüssige Wasser aus den Kapillaren gepresst, wodurch eine exzellente Verdrängung selbst unter den schwierigsten Anwendungsanforderungen sichergestellt werden kann. Das Sperrmittel ist farblos und es werden Kompressen aus ungefärbten Fasern verwendet. Eine Farbveränderung der behandelten Baustoffe findet daher nicht statt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist sogar bei gesättigt durchfeuchteten Wänden durchführbar, da das kapillare Wasser durch das niedrigviskose Lösemittel im Sperrmittel verdrängt wird. Soweit nach den örtlichen Gegebenheiten möglich, kann die Behandlungszeit verkürzt werden, wenn eine Vortrocknung der Wandaußenflächen erfolgt, z. B. mittels Infrarotstrahlern.
Die Behandlung kann auch durch vorhandene Putzflächen hindurch erfolgen. Es hat sich gezeigt, dass das Sperrmittel von der Kontaktzone zwischen Kompressen und Wandaußenflächen aus überwiegend horizontal in die Wand migriert, auch wenn die Ziegelsteine durch eine Putzschicht überdeckt sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei auf die Figuren Bezug genommen wird, welche zeigen:

1 einen Blick auf die Stirnseite eines Prüfkörpers für eine Innenwand und
2 einen Blick auf die Stirnseite eines Prüfkörpers für eine Außenwand.

Der nachfolgend beschriebene Versuchsaufbau weist die Möglichkeit des effektiven nachträglichen Einbaus einer Horizontalsperre bei einem Denkmal nach, bei dem jeder mechanische Eingriff untersagt ist.
Bei dem zu behandelnden Denkmal handelt es sich um Bauten mit aus Ziegelsteinen gemauerten Wänden . Diese weisen meist kapillar aufsteigende Feuchtigkeit in den Innen- und Außenwänden auf. Die Gebäude sind auf gemauerte Ziegelfundamente gegründet.Eine Sperre gegen aufsteigende Feuchtigkeit ist zwar meist vorhanden, hat aber seine Wirksamkeit im Laufe der Jahre verloren. Oberhalb dieser Sperren weisen die Wände hohe Feuchtigkeitswerte auf. Durch den direkten Bodenkontakt der Ziegelfundamente wird die Feuchtigkeit aus dem Erdreich aufgenommen und durch die Kapillarität der Baustoffe nach oben transportiert. Die so entstehende Durchfeuchtung ist in der Lage das Mauerwerk und seine einzelnen Bestandteile zu beschädigen und auf lange Sicht unwiederbringlich zu zerstören. Dies geschieht in der Hauptsache durch Salze, die aus dem Erdreich oder auch aus den Baustoffen selbst, mit Hilfe der vorhandenen Feuchtigkeit an die Oberfläche transportiert werden.

Um eine geeignete Testumgebung zu schaffen, wurden für die Erprobung des erfindungsgemäßen Verfahrens solche Baustoffe ausgewählt die den historischen Originalbaustoffen weitestgehend entsprechen.

Ziegel
- Muhr-Vollziegel, Typ NF2
- Maße:		240 × 115 × 71mm
- Trockenrohdichte:	ρ_f	1,65 g/qcm
- Druckfestigkeit:	β_ST	30 N /qmm
- Max. Wasseraufnahme: =	u_max	11 Massen-%
- Porosität:	P	30 Vol-%
- Wasseraufnahmekoeffizient:	w	10kg/qm h^0,5
Mauermörtel
- Weißkalkhydrat, trocken, gelöscht		2 Anteile
- Zement CEM I 32,5 nach EN 197-1		0,5 Anteile
- Sand in Anlehnung nach EN 196-1		8 Anteile

Es wurden zwei verschiedene Prüfkörper hergestellt, die den Originalwänden des Denkmals entsprechen:
Innenwände
1 zeigt einen Prüfkörper 10 für eine Innenwand. Er umfasst ein Fundament 11 und eine darauf aufgesetzte Mauer 12. Für die Innenwände wurde das Fundament 11 in einer Breite von 24 cm und zwei Ziegellagen für das Mauerwerk von 11,5 cm Breite, sowie vier Ziegellagen 14.1, 14.2,... angelegt. Die Dicke der Lagerfugen 13.1, 13.2, 13.3 beträgt ca. 1,2 cm, die der Stoßfugen ca. 1 cm.
Gesamtmaße des Innenwand-Prüfkörpers 10:

- Höhe mit Fundament: 48 cm
- Höhe Mauer: 32 cm
- Länge: 98 cm

Außenwände
2 zeigt einen Prüfkörper 20 für eine Außenwand. Er umfasst ein Fundament 21 und eine darauf aufgesetzte Mauer 22. Für die Außenwände wurde das Fundament in einer Breite von 30 cm und zwei Ziegellagen und für das Mauerwerk von 20 cm Breite, sowie vier Ziegellagen 24.1, 24.2, angelegt. Die Dicke der Lagerfugen 23.1, 23.2, 23.3 beträgt ca. 1,2 cm, die der Stoßfugen ca. 1 cm.
Gesamtmaße des Prüfkörpers:

- Höhe mit Fundament: 45cm
- Höhe der Mauer: 32 cm
- Länge:86cm

Verfahrensbeschreibung
Die Ziegelsteine wurden im vorgenässten Zustand vermauert. Anschließend wurden die Prüfkörper auf ca. 40% Durchfeuchtungsgrad eingestellt und unmittelbar vor der Sperrmittel-Applikation mit Infrarotpaneelen vorgetrocknet, um eine schnellere Aufnahme des Sperrmittels zu erreichen.
Das vorgetrocknete Mauerwerk wurde zunächst an beiden Wandflächen 12.1, 12.2, 22.1, 22.2 mit dem Sperrmittel im Flutungsverfahren behandelt. Dabei wurde das Material im Bereich der Fundamente 11, 21 sowie auf die ersten beiden Steinlagen 14.1, 14.2, 24.1, 24.2 darüber aufgebracht. Nach etwa einer Stunde erfolgte der zweite Auftrag „nass in nass“, ebenfalls im Flutungsverfahren. Insgesamt wurden dabei ca. 2 Liter Sperrmittel je Wandfläche 12.1, 12.2, 22.1, 22.2 aufgebracht.
Nach der beschriebenen Vorbehandlung wurden die Prüfkörper 10, 20 mit Schalbrettern 30 eingeschalt und auf beiden Wandseiten 12.1, 12.2, 22.1, 22.2 jeweils im vorgesehenen Behandlungsbereich, der die Fundamentoberseite seitlich der Wandaußenflächen 12.1, 12.2, 22.1, 22.2 und die ersten beiden Steinreihen 14.1, 14.2, 24.1, 24.2 umfasst, mit Kompressen 40 aus ungefärbten, gerollten Baumwolltüchern versehen. Die Kompressen 40 wurden bis zur Sättigung von beiden Seiten mit Sperrmittel gefüllt.
Der Verbrauch an Sperrmittel wurde für die oben beschriebenen Prüfkörper mit der jeweils genannten Länge und Höhe wie folgt gemessen:

- Bei einer Wandstärke mit einer Norm-Steinbreite gleich 12 cm = ca. 8 Liter (4 Liter pro Seite)
- Bei einer Wandstärke von zwei Steinbreiten gleich 24 cm = ca. 12 Liter (5 Liter pro Seite)

Um abgewandertes, oder verdunstetes Material zu ersetzen, erfolgte nach ca. 8 Stunden eine einmalige „Nachtränkung“ der Baumwollkompressen 40, mit jeweils 0,5 Liter Sperrmittel je Seite.
Der Verteilungsvorgang wurde alle 24 Stunden optisch, über einen Zeitraum von insgesamt vier Tagen, überprüft. Die Überprüfung kann durch an den Stirnseiten der Prüfkörper 10, 20 aufgesprühtes Wasser erfolgen. In bereits vom Sperrmittel durchsetzten Querschnittsbereichen perlen Wassertropfen ab, wohingegen in noch unbehandelten Bereichen die Befeuchtung des Mauerwerks deutlich sichtbar ist.
Die in den 1 und 2 jeweils eingezeichneten punktierten Linienzüge deuten jeweils denjenigen Querschnittsbereich an, der nach etwa 1 Tag ab Beginn der Behandlung durch Vorflutung und angelegte Kompressen von dem Sperrmittel durchsetzt ist.
Bereits nach etwa zwei Tagen zeigte sich eine komplette Tränkung der ersten beiden Lagerfugen 13.1, 13.2 am Prüfkörper 10 mit 11,5 cm Querschnittsbreite.
Die komplette Tränkung der ersten beiden Lagerfugen 23.1, 23.2 des Prüfkörpers 20 mit 20 cm Querschnitt stellte sich am dritten Tag ein. Eine zusätzliche Tränkung der dritten Lagerfuge 23.3 oberhalb des Fundaments 21 stellte sich dann am vierten Tag ein. Die Abnahme der Baumwollkompressen 40 erfolgte vier Tage nach der Tränkung mit dem Sperrmittel.
Das über die Kompressen 40 auf die Wandflächen 12.1, 12.2, 22.1, 22.2 aufgebrachte Sperrmittel verteilte sich zusätzlich im gesamten jeweiligen Fundamentbereich 11, 21 und sorgt somit für eine zusätzliche Sperrung gegen kapillare Feuchtigkeit aus dem Erdreich.
Die Lagerung der behandelten Prüfkörper zur Abtrocknung erfolgte während des Versuchs bei konstanter rel. Luftfeuchtigkeit von 35% und einer konstanten Temperatur von 22°C.
Nach 12 Wochen Abtrocknungsdauer wurden die Ziegelreihen der Prüfkörper 10, 20 bis zur zweiten Lagerfuge demontiert, ohne dabei die Lagerfuge zu zerstören. Anschließend wurde mit Lebensmittelfarbe versetztes Wasser flächig auf die gesamte Lagerfuge aufgesprüht. Die im behandelten Querschnittsbereich aufgebrachten Wassertropfen blieben sämtlich mit großem Kontaktwinkel auf der Fläche stehen, ohne sich auszubreiten und ins Mauerwerk einzudringen. Nach dem Abwischen der auf der Fläche stehenden Tropfen blieben keinerlei Verfärbungen der Ziegel aufgrund der Lebensmittelfarbe zurück.
Anschließend wurde die erste Lagerfuge freigelegt und der Tröpfchentest wiederholt. Der nachweisbar behandelte Bereich erstreckte sich zumindest über zwei übereinanderliegende Lagerfugen.
Damit ist die vollständige Absperrung des Mauerwerks im Behandlungsbereich über die gesamte Querschnittstiefe belegt.

Claims

Verfahren zum zerstörungsfreien nachträglichen Einbau einer Horizontalsperre in eine gemauerte Denkmalswand (12, 22), mit wenigstens folgenden Schritten: a) Freilegen der Wandaußenflächen (12.1, 12.2, 21.1, 21.2) der Denkmalswand (12, 22), in einem Behandlungsbereich, der wenigstens zwei übereinanderliegende, aus Mörtel bestehende Lagerfugen (13.1, 13.2, 13.3, 23.1, 23.2, 23.3) umfasst, b) Anlegen wenigstens einer textilen Kompresse (40) aus ungefärbten Naturfasern, die mit einem niedrigviskosen Sperrmittel getränkt sind, an die Lagerfugen (13.1, 13.2, 13.3, 23.1, 23.2, 23.3) und/oder an die Wandaußenfläche (12.1, 12.2, 21.1, 21.2), wobei als Sperrmittel ein Injektionsmittel verwendet wird, das Silane oder Siloxane enthält, die in wasserfreien Lösemitteln geöst sind Alkoholen; c) Abwarten einer Einwirkungsphase, in der die Kompressen (40) mit dem Sperrmittel ein- oder mehrfach nachgetränkt werden; d) Abnehmen der Kompressen.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte nach dem Freilegen der Wandaußenflächen (12.1, 12.2, 21.1, 21.2) und: - Errichten je einer Stützvorrichtung (30) im Behandlungsbereich mit Abstand zu der jeweiligen Wandaußenfläche (12.1, 12.2, 21.1, 21.2); - Einbringen wenigstens einer textilen Kompresse (40) in den Spalt zwischen der Stützvorrichtung (30) und der Wandaußenfläche (12.1, 12.2, 21.1, 21.2) und - Herbeiführen einer flächigen Anlage der Kompresse an die Wandaußenfläche (12.1, 12.2, 21.1, 21.2).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandaußenflächen (12.1, 12.2, 21.1, 21.2) im Behandlungsbereich vor dem Anlegen der Kompressen (40) mittels Infrarotstrahlung erwärmt und auf eine Restfeuchte von weniger als 30% Restfeuchte getrocknet wird werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandaußenflächen (12.1, 12.2, 21.1, 21.2) und vor dem Anlegen der Kompressen (40) im Flutungsverfahren mit dem Sperrmittel vorbehandelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (30) durch wenigstens ein Schalungsbrett gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seiten der Denkmalswand (10, 20) gleichzeitig behandelt werden, wobei die jeweiligen Behandlungsbereiche auf gleicher Höhe liegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsbereiche die ersten 2 bis 4 oberhalb eines Fundaments gelegen Lagerfugen (13.1, 13.2, 23.1, 23.2) der Denkmalswand (10, 20) umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung bei einer Umgebungstemperatur zwischen 5°C und 25°C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einwirkungsphase zusammensetzt aus: - einer Grundeinwirkungsphase von einem Tag und - einer Haupteinwirkungsphase von einem Tag bei einer Wandstärke der Denkmalswand (10, 20) von 12 cm entsprechend einer Steinbreite eines Ziegelsteins im Normalformat und von zwei Tagen bei einer Wandstärke von 24 cm entsprechend der doppelten Steinbreite.