DE19647749A1

DE19647749A1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Aufnahme flüssiger Medien über die Oberfläche von aus mineralischen Werkstoffen aufgebauten Strukturen, insbesondere der Wasseraufnahme von Fassaden und Mauerwerk

Info

Publication number: DE19647749A1
Application number: DE1996147749
Authority: DE
Inventors: Lutz Prof Dr Ing Franke
Original assignee: TUHH Technologie GmbH
Current assignee: Tutech Innovation GmbH
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 1998-05-14

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Aufnahme flüssiger Medien über die Oberfläche von aus mineralischen Werkstoffen aufgebauten Strukturen, insbesondere der Wasseraufnahme von Fassaden und Mauer werk aus im wesentlichen mineralischen Werkstoffen, umfassend einen an die Struktur derart verbringbaren, einseitig offenen Körper, daß der Körper sowie die Struktur ein mit einem flüssigen Medium über einen mit dem Körper verbundenen Einfüllstutzen befüllbaren Hohlraum bilden.

Eine derartige Vorrichtung ist unter der Bezeichnung Karsten'sches Prüfröhrchen bekannt. Das bekannte Prüf röhrchen weist eine im wesentlichen kreiszylinderförmige Vertiefung auf, die mit der Fassade oder dem Mauerwerk, an die das Prüfröhrchen unter dichtender Zwischenlage eines elastischen Dichtwerkstoffs angebracht wird, den Hohlraum bildet, in den das flüssige Medium, beispiels weise Wasser, über einen an dem Prüfröhrchen ausgebil deten Einfüllstutzen in den Hohlraum einfüllbar ist. Die bekannte Vorrichtung wird zur Ermittlung der Wasserauf nahme in Fassaden und Mauerwerk, insbesondere bei Schlagregeneinwirkung, verwendet. Die qualitative und die quantitative Ermittlung der Wasseraufnahme von Fassaden und Mauerwerk ist ein entscheidendes Kriterium für deren Gebrauchsfähigkeit schlechthin. Aussagen beispielsweise über die Wasseraufnahme von Fassaden und Mauerwerk sind sowohl für die Auswahl der zu verwenden den Werkstoffe bei deren Erstellung notwendig als auch im Zusammenhang mit der Bestimmung der Wasseraufnahme bestehender Fassaden und Mauerwerke im Zusammenhang mit deren Restaurierung und Konservierung sowie der Gewin nung der Erkenntnis über das Wasseraufnahmeverhalten über die Zeit, um sich beispielsweise Aufschluß über auf die Fassade und das Mauerwerk einwirkende Umweltein flüsse zu verschaffen mit dem Ziel, Maßnahmen zu ersin nen und/oder zu ergreifen, negativen Umwelteinflüssen auf die Fassade und das Mauerwerk entgegenwirken zu können.

Ein ganz entscheidendes Kriterium für die Wasseraufnahme beispielsweise von Sichtmauerwerksfassaden ist der Bereich der Quer- und Längsfugen des Mauerwerks, wenn dieses beispielsweise aus Mauersteinen ausgebildet ist. Es kann allgemein gesagt werden, daß die bauphysika lische Funktion sowie die Dauerhaftigkeit von Sicht mauerwerk in vielen Fällen unmittelbar mit der Qualität der Verfugung zusammenhängt, wobei ausreichende Festig keit und Dichtigkeit der Verfugung neben der Eigenschaft des Mauersteins qualitätsbestimmend für das Mauerwerk sind. Mit dem eingangs erwähnten Karsten'schen Prüfröhrchen ist eine Bestimmung der integralen Wasser aufnahme von Stein- und Quer- und Längsfugen aufweisen dem Mauerwerk nicht möglich.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine qualitative und quantitative Erfassung der Aufnahme flüssiger Medien über die Oberfläche von aus mineralischen Werkstoffen aufgebauten Strukturen, insbesondere der Wasseraufnahme von Fassaden und Mauer werk, das beispielsweise auch Quer- und Längsfugen aufweist, möglich sein soll, wobei die Vorrichtung auf sehr einfache Weise handhabbar sein soll und auf ein fache und damit kostengünstige Weise herstellbar sein soll, und wobei die Vorrichtung auch derart beschaffen sein soll, daß sie auch zur quantitativen Abschätzung des kapillaren Wasseraufnahme-Koeffizienten z. B. von Putzfassaden oder Natursteinfassaden benutzt werden kann und die Vorrichtung vor Ort, d. h. bei bestehenden Fassaden und Mauerwerk von Gebäuden und Bauwerken, eingesetzt werden kann, und sich nicht nur Bestimmung der Wasseraufnahme von Fassaden und Mauerwerken unter Laborbedingungen eignet.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der körperseitige Hohlraum durch eine quaderförmige Vertiefung in einem Körperelement gebildet wird, wobei die Längsausdehnung der Vertiefung wenigstens annähernd der Länge eines Bauelementes aus mineralischem Werkstoff entspricht und die Querausdehnung der Vertiefung wenig stens annähernd der Höhe des Bauelementes entspricht.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht im wesentlichen darin, daß die Vorrichtung eine, wie angestrebt, einfache Wasseraufnahmeprüfmöglichkeit von Fassaden und Mauerwerk ermöglicht und die somit in der Lage ist, eine Teilfläche beispielsweise des Mauerwerks mit definiertem Flächenverhältnis zwischen Fugen und Bauelement, beispielsweise in Form eines Mauersteins, zu erfassen. Der in Form einer quaderförmigen Vertiefung ausgebildete Hohlraum im Körperelement dient zur Ver teilung des Mediumdrucks bzw. Wasserdrucks auf die Prüffläche, wobei der beispielsweise Schlagregen defi nierende Medium- bzw. Wasserdruck über den Einfüll stutzen einstellbar ist.

Die quaderförmige Vertiefung überdeckt bei der Ausfüh rung der Ermittlung der Medium- bzw. Wasseraufnahme, d. h. mit ihrer Querausdehnung und ihrer Längsausdehnung, eine Prüffläche, die der Längsausdehnung eines Bauele mentes wie eines Mauersteins und der Querausdehnung eines Bauelementes wie eines Mauersteins entspricht zuzüglich der Stoßfugendicke und der Lagerfugendicke.

Grundsätzlich kann das Körperelement eine beliebige geeignete Form aufweisen und an sich aus beliebigen geeigneten Werkstoffen hergestellt sein. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, das Körperelement plattenförmig und im wesentlichen rechteckig auszubil den, wobei eine derartige Ausgestaltung des Körperele mentes verhältnismäßig einfach herstellbar und einfach handhabbar ist.

Wie vorangehend erwähnt, kann an sich der Schlagregen simulierende Druck über den Einfüllstutzen auf beliebige geeignete Weise bzw. mittels beliebiger geeigneter Druckmittel eingestellt werden. Vorteilhaft ist es dafür jedoch, den rohrförmigen Einfüllstutzen zweigeteilt auszubilden, wobei das erste Teil des Einfüllstutzens mit dem Körperelement verbunden ist und mit seiner Druckdurchgangsöffnung in den Hohlraum mündet, wohinge gen das zweite Teil des Körperelements mit dem ersten Teil lösbar verbindbar ist, und wobei das zweite Teil des Einfüllstutzens vorteilhafterweise rechtwinklig ausgebildet ist, so daß im Zustand der Verbindung der beiden Teile des Einfüllstutzens der freie Schenkel des zweiten Teils im wesentlichen parallel zur Vertiefungs fläche, die der Struktur bzw. Fassade oder dem Mauerwerk im wesentlichen parallel gegenübersteht, ausgerichtet ist, so daß auf diese Weise sehr einfach die Einstellung beispielsweise einer statischen Druckhöhe von bei spielsweise 50 mm möglich ist. Die Medium- bzw. Wasser füllung im freien Schenkel des Einfüllstutzens (Stand rohr) mit definierter Druckhöhe simuliert für die Ermittlung der Wasseraufnahme der Struktur bzw. des Mauerwerks bzw. der Fassade den bei Schlagregen auftre tenden Windstaudruck.

Mittels vorteilhafterweise am freien Schenkel des zweiten Teils angebrachter Befüllmarkierungen kann leicht die nachzufüllende Medium- bzw. Wassermenge ermittelt werden, die den Meßwert ergibt, der unmittel bar zur Beurteilung der Medium- bzw. Wasseraufnahme herangezogen werden kann, der aber auch zuvor auf 1 m² Struktur- bzw. Fassadenfläche und gegebenenfalls 1 h Einwirkungszeit hochgerechnet werden kann. D.h., daß die Füllstandshöhe des Mediums bzw. des Wassers im freien Schenkel des zweiten Teils konstant gehalten werden muß. Der Meßwert wird dann aus der Menge des aus einem Meßzylinder zugeführten Mediums bzw. Wassers ermittelt.

Wie eingangs als vorteilhaft erwähnt, ist der Einfüll stutzen zweigeteilt ausgebildet, was grundsätzlich aber nicht zwingend erforderlich ist. Bei zweigeteilter Ausgestaltung ist es vorteilhaft, daß wenigstens ein Teil des Einfüllstutzens wenigstens ein um einen Schen kel umlaufendes Dichtelement aufweist, so daß eine Dichtung im zusammengesetzten Zustand beider Teile des Einfüllstutzens untereinander gewährleistet ist. Grund sätzlich kann das Dichtelement aus an sich beliebigen geeigneten Dichtelementen ausgebildet sein, es ist jedoch vorteilhaft, das Dichtelement beispielsweise aus einem aus einem elastomeren Werkstoff bestehenden O-Ring auszubilden.

Bei der Ausführung des Prüfvorganges muß sichergestellt sein, daß der durch die Struktur bzw. das Mauerwerk bzw. die Fassade und der quaderförmigen Vertiefung im Körper element gebildete Hohlraum, der mit dem flüssigen Medium bzw. Wasser befüllt werden muß, auch dicht ist, so daß für den Prüfvorgang diese Dichtigkeit mittels geeignetem Dichtungsmaterial wie einem Kitt oder einem dauerelasti schen Fugenmaterial , was um die Vertiefungsöffnung herum aufgebracht wird, sichergestellt wird.

Wenn nun bei abgedichtetem Hohlraum Wasser bzw. flüs siges Medium in den Hohlraum eingebracht wird, muß die darin enthaltene Luft entweichen können. Zu diesem Zwecke ist vorteilhafterweise der Hohlraum über ein verschließbares Belüftungsloch belüftbar, so daß si chergestellt wird, daß im Hohlraum keine darin einge schlossene Luft verbleibt.

Grundsätzlich können die Elemente der Vorrichtung, d. h. das Körperelement und der aus zwei Teilen bestehende Einfüllstutzen, aus an sich beliebigen geeigneten Werkstoffen hergestellt sein. Es hat sich jedoch aus Gründen der guten sichtbaren Überwachungsmöglichkeiten der Ermittlung der Wasseraufnahme mit der Vorrichtung und aus Gründen der verhältnismäßig einfachen und kostengünstigen Herstellbarkeit als besonders vorteil haft herausgestellt, diese aus lichttransparentem Werkstoff auszubilden, beispielsweise aus Acrylglas (PMMA). Dieses Acrylglas, wenn es beispielsweise zudem im Bereich der im Körperelement ausgebildeten quaderför migen Vertiefung, die den Hohlraum bildet, poliert ausgebildet ist, gestattet eine nahezu eine lichtunge dämpfte Überwachung des Eindringvorganges des flüssigen Mediums bzw. des Wassers in die Struktur bzw. Fassade und das Mauerwerk.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nach folgenden schematischen Zeichnungen anhand eines Aus führungsbeispieles eingehend beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 in der Draufsicht ein plattenförmig ausgebil detes Körperelement, in dem eine den Hohlraum bildende quaderförmige Vertiefung ausgebildet ist und ein erstes Teil des Einfüllstutzens,

Fig. 2 im Schnitt das Körperelement entlang der Linie A-B von Fig. 1, wobei im im Körperelement dichtend befestigten Einfüllstutzen in dessen rohrförmig ausgebildetem Innenraum zwei umlau fende Dichtringe in Form von O-Ringen angeord net sind, und

Fig. 3 ein zweites Teil des Einfüllstutzens mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Schenkeln.

Die Vorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einem plattenförmigen, rechteckig gestalteten Körperelement 11, in dem eine quaderförmige Vertiefung 14 ausgebildet ist, vergleiche die Fig. 1 und 2. Die quaderförmige Vertiefung 14 ist hier derart dimensioniert, daß deren Längenausdehnung 15 annähernd der Länge eines Bauele mentes aus mineralischem Werkstoff, beispielsweise Mauerstein, entspricht, und deren Querausdehnung 16 annähernd der Höhe eines Bauelementes bzw. eines Mauer steins entspricht, gegebenenfalls zuzüglich üblicher Fugenbreiten in bezug auf die Stoßfuge und die Lagerfuge bei derartigen Strukturen, beispielsweise Mauerwerken.

Der durch die quaderförmige Vertiefung 14 gebildete körperseitige Hohlraum 13 der Vorrichtung 10 ist über eine Durchgangsöffnung 123 mit dem ersten Teil 120 eines Einfüllstutzens 12 verbunden, über den flüssiges Medium, beispielsweise Wasser, einfüllbar ist. Dieses wird im einzelnen noch weiter unten beschrieben. Das erste Teil 120 des Einfüllstutzens 12 ist dichtend im Körperelement 11, beispielsweise mittels Klebung oder anderer geeig neter dichtender Verbindungsmittel verbunden. Das erste Teil 120 des Einfüllstutzens 12 ist beispielsweise mit kreisförmigem Rohrquerschnitt ausgebildet. Im Innenraum des ersten Teils 120 des Einfüllstutzens 12 sind zwei voneinander beabstandete, radial umlaufende Dichtele mente 18, beispielsweise in Form von aus elastomerem Werkstoff bestehenden O-Ringen in entsprechenden Radi alnuten angeordnet, um eine Dichtigkeit gegenüber dem zweiten Teil 121 des Einfüllstutzens 12, vergleiche Fig. 3, sicherzustellen, wenn dieses zweite Teil 121 mit seinem Verbindungsschenkel 125 in die Durchgangsöffnung 123 des ersten Teils 120 des Einfüllstutzens 12 dichtend eingeschoben wird.

Um sicherzustellen, daß bei der Befüllung des Hohlraumes 13 des Körperelements 11 mit flüssigem Medium, bei spielsweise Wasser, die im Hohlraum 13 sich befindende Luft entweichen kann, ist im vertikal oberen Teil, bezogen auf die Darstellung von Fig. 1, des Hohlraums 13 bzw. der den Hohlraum 13 bildenden Vertiefung 14 ein verschließbares Belüftungsloch 19 vorgesehen, das für den Befüllvorgang geöffnet wird und danach wieder verschlossen wird. Die Öffnungs- bzw. Verschlußmittel sind aus Vereinfachungsgründen hier nicht gesondert dargestellt.

Die Ermittlung beispielsweise der Wasseraufnahme von Fassaden und Mauerwerk mittels der Vorrichtung 10 geschieht auf folgende Weise. Entweder vor dem Anbringen der Vorrichtung 10 auf dem Mauerwerk oder der Fassade oder nachdem diese dort angebracht worden ist, wird das zweite Teil 121 des Einfüllstutzens mittels seines Verbindungsschenkels 125 in den Hohlraum bzw. die Durchgangsöffnung 123 des Verbindungsschenkels 126, der faktisch das zweite Teil 121 des Einfüllstutzens 12 bildet, eingesteckt. Mittels der Dichtelemente 18 ist eine Dichtigkeit gegen den Austritt von Wasser sicher gestellt.

Um die quaderförmige Vertiefung 14 herum wird auf dem dort ausgebildeten umlaufenden Steg 141 ein elastisches Dichtmaterial, beispielsweise in Form des aus der Karosserietechnik bekannten Terosons oder Terostats IX, aufgebracht. Dann wird das plattenförmige Körperelement 11 durch festes Andrücken an die zu untersuchende Fassade bzw. das zu untersuchende Mauerwerk gedrückt, so daß ein Hohlraum 13 durch die quaderförmige Vertiefung 14 des Körperelementes 11 und die entsprechende Fläche der Fassade und des Mauerwerks gebildet wird.

Ist das Körperelement 11 schon mit dem zweiten Teil 121 des Einfüllstutzens 12 verbunden, kann über diesen der Hohlraum 13 mit Wasser befüllt werden. Anderenfalls muß jetzt auf oben beschriebene Weise das zweite Teil 121 über seinen Verbindungsschenkel 125 durch Einschub in die Durchgangsöffnung 123 des ersten Verbindungsschen kels 126 des ersten Teils 120 des Einfüllstutzens 12 mit diesem verbunden werden.

Der Hohlraum 13 wird bei der Befüllung über das Belüf tungsloch 19 belüftet, so daß die durch den Füllvorgang verdrängte Luft darüber austreten kann. Ist der Hohlraum 13 komplett mit Wasser gefüllt, wird das Belüftungsloch 19 unmittelbar darauf verschlossen.

Der Stand des Wassers im freien Schenkel 124 des zweiten Teils 121 des Einfüllstutzens 12, der quasi ein Stand rohr bildet, muß derart gewählt werden, bis sich der Meniskus der Flüssigkeitssäule an der oberen Markierung von drei angebrachten Markierungen 17, vergleiche Fig. 3, befindet. Dieser Füllstand markiert gleichzeitig den Ausgangspunkt für eine Messung, die beispielsweise eine Dauer von 15 min haben kann. Ausgehend von dieser Füllhöhe, die, wie gesagt, den zeitlichen Ausgangspunkt für die Messung definiert, dringt das Wasser in das Mauerwerk oder die Fassade ein. Die sinkende Flüssig keitssäule wird durch ständiges Nachfüllen aus einem Meßzylinder konstant gehalten. Die eingedrungene Flüs sigkeitsmenge wird in Abhängigkeit der Zeit, beispiels weise nach 1, 5, 10 und 15 min, mit Hilfe eines Meßzy linders gemessen. Aus der über die Zeit eingedrungenen Flüssigkeitsmenge wird die für die jeweils zu untersu chende Fassade oder das jeweils zu untersuchende Mauer werk spezifische Wasseraufnahme durch entsprechende Berechnung ermittelt. Die ermittelten und schließlich daraus berechneten Werte sind beispielsweise ein Maß für die Schlagregendichtigkeit von Fassaden und Mauerwerk, wobei die Vorrichtung 10 aber auch zur quantitativen Abschätzung des kapillaren Wasseraufnahme-Koeffizienten z. B. von Putzfassaden oder Natursteinfassaden vor Ort benutzt werden kann.

Darüber hinaus eignet sich die Vorrichtung auch zur Ermittlung des Wasseraufnahmeverhaltens von Fassaden, Mauerwerk und dergleichen zur Beurteilung der Wirksam keit von zuvor an diesen Objekten durchgeführten Hydro phobierungsmaßnahmen.

Bezugszeichenliste

10

Vorrichtung

11

Körperelement

12

Einfüllstutzen

120

erstes Teil (Einfüllstutzen)

121

zweites Teil (Einfüllstutzen)

123

Durchgangsöffnung

124

freier Schenkel

125

Verbindungsschenkel (zweites Teil)

126

Verbindungsschenkel (erstes Teil)

13

Hohlraum

14

Vertiefung

140

Vertiefungsfläche

141

Steg

15

Längsausdehnung

16

Querausdehnung

17

Befüllmarkierung

18

Dichtelement

19

Belüftungsloch

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Aufnahme flüssiger Medien über die Oberfläche von aus mineralischen Werk stoffen aufgebauten Strukturen, insbesondere der Was seraufnahme von Fassaden und Mauerwerk aus im wesent lichen mineralischen Werkstoffen, umfassend einen an die Struktur derart verbringbaren, einseitig offenen Körper, daß der Körper sowie die Struktur ein mit einem flüs sigen Medium über einen mit dem Körper verbundenen Einfüllstutzen befüllbaren Hohlraum bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der körperseitige Hohlraum (13) durch eine quaderförmige Vertiefung (14) in einem Körperelement (11) gebildet wird, wobei die Längsaus dehnung (15) der Vertiefung (14) wenigstens annähernd der Länge eines Bauelementes aus mineralischem Werkstoff entspricht und die Querausdehnung (16) der Vertiefung (14) wenigstens annähernd der Höhe des Bauelementes entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Körperelement (14) plattenförmig und im wesent lichen rechteckig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Einfüllstutzen (12) zweigeteilt ausgebildet ist, wobei das erste Teil (120) des Einfüllstutzens (12) mit dem Körperelement (11) verbunden ist und mit seiner Durch gangsöffnung (123) in den Hohlraum (13) mündet, wohin gegen das zweite Teil (121) des Einfüllstutzens (12) mit dem ersten Teil (120) lösbar verbindbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (121) des Einfüllstutzens (12) im wesentlichen rechtwinklig ausgebildet ist, wobei im Zustand der Verbindung der beiden Teile (120, 121) des Einfüllstutzens (12) der freie Schenkel (124) des zweiten Teils (121) im wesentlichen parallel zur Ver tiefungsfläche (140), die mit der Struktur im wesent lichen parallel gegenübersteht, ausgerichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Schenkel (124) des zweiten Teils (121) wenigstens eine Befüllmarkierungen (17) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil (120, 121) des Einfüllstutzens (12) wenigstens ein in einem Schenkel (125, 126) umlaufendes Dichtelement (18) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (18) aus einem O-Ring gebildet wird.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (13) über ein verschließbares Belüftungsloch (19) belüftbar ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß deren Elemente (11, 12) aus lichttransparentem Werkstoff bestehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der lichttransparente Werkstoff Acrylglas (PMMA) ist.