DE2603135C2 - Verfahren zur Verminderung oder Vermeidung von Feuchtigkeitstransport in Baustoffen und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung oder Vermeidung von Feuchtigkeitstransport in Bauwerkstoffen mit poröser oder semipermeabler Struktur, z. B. Mauerwerk, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, daß als Ursachen für ein verstärktes Eindringen von z. B. Wasser in ein Mauerwerk mehrere elektrophysikalische Effekte gleichrangig nebeneinander stehen und sich z.T. sogar, — im Sinne eines verstärkten Wassertransportes, — ergänzen.

Es sind ferner drei grundsätzlich unterschiedliche elektrophysikalische Verfahren zur Beeinflussung des Feuchtigkeitstransportes in porösen Werkstoffen, bekannt, nämlich

a) das Galvano-Korrosions-Verfahren (sog. »passive« Elektro-Osmose)

b) das Elektrolyse-Verfahren (sog. »aktive« Elektroosmose) und

c) das elektro-kinetische Verfahren.

Den drei vorgenannten Verfahren ist nur gemeinsam, daß mittels schwacher elektrischer Energie versucht wird, den kapillaren Transport von Feuchtigkeit in porösen Werkstoffen, z. B. in Bauwerken, zu beeinflussen.

Bezüglich der vorstehend unter a) und b) bezeichneten, elektro-physikalischen Verfahren sind zahlreiche Fälle bekannt, bei denen die Verfahren »umgeschlagen« sind.

»Umschlagen« bedeutet, daß die Wirkung eines Verfahrens mit einem anfangs feststellbaren Entfeuchtungsvorgang im Mauerwerk sich plötzlich, oft in wenigen Tagen und nicht selten nur an einem bestimmten Gebäudeabschnitt in das Gegenteil wandelte, wobei sich die Stromrichtung innerhalb der elektro-physikalischen Anlage umkehrte und die Mauer nachhaltig durch nunmehr verstärkt eindringendes Wasser durchnäßt wurde. Gleichzeitig konnte in den beobachteten Fällen eine verstärkte Versalzung der Feststoffe festgestellt werden. Als Ursachen solcher »Umschlag-Effekte« konnten in der Regel Korrosionsvorgänge erkannt werden.

Derartige »Umschlag-Effekte« treten bei den Verfahren der vorstehend unter c) bezeichneten Gruppe nicht auf, bei denen die Einleitung der elektrischen Energie in die porösen Feststoffe mittels inerter Elektroden erfolgt und jegliche Korrosion, elektrochemische oder elektrolytische Zersetzungen vermieden werden.

Es ist ferner bekannt, daß die Größe und Konstanz tier durch die Elektroden in ein Mauerwerk zum Zwecke der Beeinflussung des eindringenden Wassers eingespeisten elektrischen Energie von erheblicher Bedeutung ist, daß eine zu groß gewählte Elektroden-Spannung ebenso schädlich sein kann wie eine zu knapp bemessene. Vagabundierende Ströme aus nahe gelegenen Elektrobahnen (U-Bahn, Straßenbahn) können die Wirksamkeit von »passiven« elektro-physikalischen Verfahren nachhaltig stören, — was leicht verständlich ist, wenn man bedenkt, daß das sog. »Eigenpotential« von Mauerwerken meist zwischen 100 und 200 mV liegt, wobei die Elektroden mit etwa 0,5 bis I m Abstand in

das Mauerwerk eingebracht werden, vagabundierende Ströme an einem Mauerwerk aber Spannungsdifferenzen (besser: elektrische Feldstärken) von 500 mV und mehr pro Meter erzeugen können.

In der einschlägigen Literatur findet sich aber kein Hinweis darauf, daß es offenbar noch eine ganze Reihe weiterer, sog. »Stör«- oder »Risikofaktoren« gibt, die sogar als Ursache für das Eindringen großer Mengen Wasser in ein Mauerwerk anzusehen sind. Stör- oder Risikofaktoren können die Wirkung von zu schwach dimensionierten elektro-physikalischen Anlagen behindern, bei Anlagen der sog. »passiven Elektro-Osmose« wirken sie meist schadensfördernd, an elektrisch unbeeinflußtem Mauerwerk werden verheerende Folgeschäden ausgelöst Mauerwerke, die hingegen mit ausreichend starken elektro-kinetischen Verfahren beeinflußt werden, sind gegen Störfaktoren praktisch immun.

Als »Risikofaktoren« wurden durch Versuchsreihen u. a. folgende Einflüsse erkannt:

— Korrodierende Metallteile in Mauerwerken in Bodennähe;

— Metallpaarungen und Elementbildung an oder in Mauerwerken in Bodennähe;

— Schadhafte Elektroinstallationen, die Leckströme liefern und/oder Korrosionen verursachen;

— Blankverlegte Erdleitungen oder Hilfserder, z. B. von Radiogeräten, Telefonanlagen, Schutzschaltern;

— Metallische Geländer, Treppen, Feuerleitern usw.

— Regenfallrohre mit ihren Stützen;

— Blitzableiter mit ihren Stützen;

— Gedenktafeln an Gebäuden;

— Metallplastiken, welche im freien in unmittelbarer Nähe von Gebäuden oder an Gebäuden aufgestellt bzw. angebracht sind;

— Metallische Abdeckungen von Sockeln, Fensternischen und dergleichen;

— Maueranker im Nahbereich der aufsteigenden Nässe;

— Metalldübel zur Befestigung von Bauteilen;

— Korrodierende Stahlarmierungen in Mauern;

— Fensterrahmen oder Baubeschläge aus Metall.

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Die schädliche Wirkung solcher Risikofaktoren, von denen jeder einzelne an sich gering sein mag, die in ihrer Gesamtheit aber erhebliches Gewicht haben, ist z. B. daran zu erkennen, daß das Eigenpotential eines Erdreiches mit einem pH-Wert von z. B. 6 ein Potential von kanpp +6OmV gegen Normalelektrode hat, während ein in Bodennähe angebrachtes Abdeckblech einer Fensternische aus Zinkblech mit — 760 mV, ein Eisengeländer —430 mV Potential liefert. Da Wasser infolge seiner Dipoleigenschaft von elektrischen Energien beeinflußt werden kann, wird es unter dem Einfluß der o. a. elektrochemischen Spannungen in die poröse Mauer verstärkt eindringen.

Im vorstehenden Beispiel wird tatsächlich ein sog. Lokalelement gebildet, und es fließt ein erheblicher Korrosionsstrom, dessen Größe man einerseits errechnen kann, wenn man den Ohm'schen Widerstand zwischen Metallteil und Erdreich ermittelt, andererseits an den üblicherweise starken Korrosionen solcher Metallteile erkennen mag.

Bei herkömmlichen Sanierungsarbeiten, die primär darauf abzielen, kapillar-aufsteigende Nässe und die damit transportierten, schädlichen Salze zu beseitigen bzw. zu vermindern, werden in Unkenntnis elektro-physikalischer Mechanismen regelmäßig die beschriebenen »Risikofaktoren« in großer Menge erzeugt. Mit dem Einsetzen der Korrosionen wird aber Kapillarwasser verstärkt transportiert Da dieses verstärkt aufsteigende Wasser irgendwo an der Wand verdunstet und dabei Salz ablagert, tritt der ursprüngliche Schaden alsbald wieder auf, zumeist verstärkt.

Aus der Dichtungstechnik und Korrosiorrsforschung ist weiter bekannt, daß z. B. Eisen, welches korrodiert, sein elektrochemisches Potential von —400 mV ändert In Versuchen an isoliert stehenden Mauern wurde festgestellt, daß z. B. Kupfer sein effektives Potential zu einer inerten Elektrode von zunächst —40OmV auf +37OmV innerhalb von 28 Tagen änderte, d.h. die Srromrichtung kehrte sich in dieser Zeit um, das Kupfer wurde dabei sehr stark angegriffen. Diese Feststellung erklärt, warum z. B. »passive« und »aktive« Verfahren zur elektro-physikalischen Entfeuchtung von Mauerwerken »umschlagen« können, d.h. nicht nur ihre Wirksamkeit verlieren, sondern sogar das Gegenteil bewirken. Diese Feststellung erklärt aber auch, warum korrodierende Metallteile, sofern und soweit sie im Bereich kapillarer Mauernässe liegen, nicht nur selbst zerstört werden, sondern Folgeschäden infolge Feuchtigkeits-und Salztransport verursachen.

In zahlreichen Fällen konnte aufgrund von Beobachtungen und Messungen zweifelsfrei erkannt werden, daß das Eindringen von Bodennässe in Mauerwerk durch die Anwesenheit von korrodierendem Metall oder von Metallpaarungen, weiche ein elektro-chemisches Element bilden, stark begünstigt wurde. In der Nähe von Blitzableitern wurden an Gebäuden Steighöhen von 1 m bis 2 m über dem sonstigen Niveau festgestellt An einem landwirtschaftlichen Gebäude mit großen Wandflächen war klar zu erkennen, daß an den Stellen, wo korrodierte Maueranker, an denen früher das Vieh angekettet wurde, in die Wand eingelassen waren, die Steighöhe von Mauernässe von ca, 1,5 m auf über 2,5 m anwuchs.

In Laborversuchen konnte weiter festgestellt werden, daß an Metallen wie Aluminium oder Edelstahl ähnliche Potentialverschiebungen, wie sie bei Kupfer beobachtet wurden, auftreten, wobei lediglich die absolute Potentiallage und die Geschwindigkeit des »Umschlag-Effektes« anders sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die o. g. Risikofaktoren grundsätzlich zu vermeiden bzw. zu eliminieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Metalle oder Metallpaarungen, die ein gegenüber dem Erdpotential abweichendes Eigenpotential aufweisen, welches einen Feuchtigkeitstransport in den Bauwerkstoffen bewirkt, oder durch eine chemische Reaktion eine einen Feuchtigkeitstransport bewirkende Potentiallage annehmen, von den Bauwerkstoffen entfernt oder gegenüber den Bauwerkstoffen elektrisch (elektrisch-chemisch) isoliert werden.

Das betrifft sowohl die mechanischen Verfahren der Mauerwerks-Trennung und der hydrophobierenden Injektage, als auch die Verfahren der elektro-kinetischen Entfeuchtung. Dazu müssen möglichst alle verzichtbaren und mit dem Mauerwerk direkt verbundenen Bauteile beseitigt werden, während alle unverzichtbaren metallischen Geräte und Teile, wie z. B. Maueranker, Stützen für Blitzableiter oder Abflußrohre, Baubeschläge bzw. durch eine Beschichtung mit isolierenden Werkstoffen gegenüber dem Mauerwerk und dessen Kapillarwasser zu isolieren sind.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht sehr vielfältig, Aus der Anwendung der Erfindung resultiert eine geringere Gefährdung von Bauwerken durch Mauernässe, erhöhte Lebensdauer sowie die Tatsache, daß beliebige andere Verfahren zur Entfeuchtung von Mauerwerken durch die aufgezeigten Störfaktoren nicht mehr behindert oder unwirksam gestellt werden können.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß metallische Bauteile, wie Maueranker, Bügel, Klammern, Halterungen für Blitzableiter, Wasserrohre, Beschläge, Abdeckung und dergleichen durch eine Beschichtung mit isolierenden Werkstoffen gegenüber dem Mauerwerk und dem Kapillarwasser isoliert oder passiviert werden. Dabei ist es vorteilhaft, daß die gefährdeten Metallteile soweit mit einer Beschichtung aus resistentem Kunststoff überzogen werden, wie sie mit dem Mauerwerk und dem Kapillarwasser in Berührung kommen.

Insbesondere metallische Stützen und Anker zur Befestigung von Gebäuden, schmiedeeisecnen Gittern, Lampen, Blitzableitern, Regenfallrohren usw. wurden als Quellen von Korrosionsströmen festgestellt und damit als Ursachen gravierender Nase- und Salzschäden erkannt In solchen Fällen wird nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Isoliermittel aus resistentem Kunststoff zur Aufnahme metallischer Bauteile in das Mauerwerk eingebracht

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zweckmäßig, daß die Beschichtung aus einer (elektrisch wie chemise!;) resistenten Lackschicht besteht

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Beschichtung aus einer aufgeschrumpften, resistenten Kunststoff-Folie besteht Namentlich bei runden oder quasi-runden Bauteilen kann man sich der sog. Schrumpfschläuche, wie sie in der Elektronik eingesetzt werden, bedienen, um mit einfachen, technischen Mitteln sogar vor Ort dauerhafte Isolierungen an metallischen Teilen herzustellen.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Beschichtung aus elektrisch nichtleitfähigen, resistenten Keramikmassen oder glasähnlichen oder nichtmetallischen Sinterwerkstoffen bestehen. Diese Beschickungen zeichner sich durch hohe, mechanische Festigkeit und Temperaturbeständigkeit — verglichen mit Kunststoffen — aus.

Zum Schutz von einzeln vorliegenden Bauteilen, wie z. B. BlitzableiterstüU'sn oder Ankerschellen von Regenfallrohren ist es vorteilhaft, die Isoliermittel als IsolierdPbel auszubilder, welche das metallische Bauteil sowohl aufnehmen und verankern, als auch vollständig gegenüber dem Mauerwerk isolieren können.

Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß konventionelle Kunststoffdübel, wie sie handelsüblich sind, den vorgesehenen Zweck kaum oder nur behelfsmäßig erfüllen können. Herkömmliche Kunststoffdübel dienen ausschließlich der Befestigung von Bauteilen mittels Schrauben. Sie weisen Bohrungen und Schlitze auf und sind daher nicht geeignet, eine elektrische Isolierung von Metallteilen im Sinne dieser Erfindung zu bewirken und können allenfalls als Notlösung dienen.

Die Isoliermittel bestehen dabei aus Kunststoffen, wie Polyacetalharzen, Polyolefinen, Polyamiden oder den Fluor-Kohlenstoff-Polymerisaten. Die Auswahl der Kunststoffe wird sich primär nach den jeweiligen Besonderheiten der Anwendung richten. Dabei sind zwei Forderungen zu erfüllen:

Höchste Resistenz gegen alle in Mauerwerken vorkommenden Substanzen, einschließlich organischer Mittel und Mikroorganismen, und beste Isoliereigenschaft unter beliebigen UmweUbedingungen. Solche Forderungen können mit den Kunststoffen der Fluor-Kohlenstoff-Polymerisate zweifellos vollständig und am besten erfüllt werden.

Leider zeigen viele Kunststoffe unter mechanischer Beanspruchung das sog. Kriechverhalten. Dieser Nachteil icann ausgeglichen werden, indem einer Weiterbildung zufolge die Isoliermittel aus mit Füllstoffen angereicherten Kunststoffen, wie glasfasergefülltem PTFE oder ETFE oder mit Quarzmehl gefülltem Polyäthylen oder Polypropylen bestehen. Unter bestimmten technischen Voraussetzungen, z. B. bei der Aufgabe, ein Metall-Geländer nach den Regeln des erfindungsgemäßen Verfahrens in ein von Kapillarwasser bedrohtes Gebäude einzubauen, ist es vorteilhaft, daß die Isotiermittel aus resistenten, nichtleitfähigen Vergußmassen bestehen. Derartige Vergußmassen müssen wasserabweisend bzw. wasserdicht, korrosionshemmend und zugleich mechanisch fest sein. Vergußmassen aus Beton z. B. erfüllen die Anforderungen nicht.

Besondere Probleme liegen in der täglichen Sanierungspraxis überall dort vor, wo Natursteine durch Verwitterung oder Frostsprengung teilweise zerstört worden sind und versucht wird, unter Verwendung sog. Steinersatzmassen den Schaden auszubessern. Dazu ist es notwendig, für mechanische Verbindungen zwischen den ursprünglichen Natursteinen und den Ersatzmaterialien zu sorgen. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in solchen Fällen darauf geachtet, daß die bei Restaurierungsarbeiten mit

so Steinersatzmassen unverzichtbaren Maueranker, Bügel, Klammern und dergleichen einen Überzug aus resistentem, isolierenden Kunststoff, vorzugsweise aus Fiuor-Kohlenstoff-Polymerisat, aufweisen.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung oder Vermeidung von Feuchtigkeitstransport in BauwerkstofFen mit poröser oder semipermeabler Struktur, z. B. Mauerwerk, dadurch gekennzeichnet, daß Metalle oder Metallpaarungen, die ein gegenüber dem Erdpotential abweichendes Eigenpotential aufweisen, welches einen Feuchtigkeitstransport in den Bauwerkstoffen bewirkt oder durch eine chemische Reaktion eine einen Feuchtigkeitstransport bewirkende Potentiallage annehmen, von den Bauwerkstoffen entfernt oder gegenüber den Bauwerkstoffen elektrisch (elektrisch-chemisch) isoliert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß metallische Bauteile, wie Maueranker, Bügel, Klammern, Halterungen für Blitzableiter, Wasserrohre, Beschläge, Abdeckungen und dergleichen durch eine Beschichtung mit isolierenden Werkstoffen gegenüber dem Mauerwerk und dem Kapiüarwasser isoliert und gegebenenfalls passiviert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Metallteile soweit mit einer Beschichtung aus resistentem Kunststoff überzogen werden, wie sie mit dem Mauerwerk und dem Kapillarwasser in Berührung kommen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Isoliermittel aus resistentem Kunststoff zur Aufnahme metallischer Bauteile in das Mauerwerk eingebracht werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einer resistenten Lackschicht besteht.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einer aufgeschrumpften, resistenten Kunststoff-Folie besteht.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungen aus elektrisch nichtleitfähigen, resistenten Keramikmassen oder glasähnlichen oder nichtmetallischen Sinterwerkstoffen bestehen.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermittel Isolierdübel sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermittel aus Kunststoffen, wie Polyacetalharzen, Polyolefinen, Polyamiden oder den Fluor-Kohlenstoff-Polymerisaten bestehen.

10. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermittel aus mit Füllstoffen angereicherten Kunststoffen, wie glasfasergefülltem PTEE oder ETFE, oder mit Quarzmehl gefülltem Polyäthylen oder Polypropylen bestehen.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermittel aus resistenten, nichtleitfähigen Vergußmassen bestehen.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Restaurierungsarbeiten mit Steinersatzmassen unverzichtbaren Maueranker, Klammern und dergleichen einen Überzug aus resistentem, isolierendem Kunststoff, vorzugsweise aus Fluor-Kohlenstoff-Polymerisat, aufweisen.