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Entsalzung

Bauschädliche Salze am Bauwerk signifikant reduzieren

Die Entsalzung von Naturstein und anderen mineralischen Baustoffen mit Kompressen ist ein anerkanntes und an vielen bedeutenden Bauwerken bewährtes Verfahren, um bauschädliche Salze am Bauwerk signifikant zu reduzieren.

Kompressenentsalzung ist eine Methode, um bauschädliche Salze im oberflächennahen Bereich poröser mineralischer Baustoffe zu reduzieren. Dies kann zum einen das Ziel haben, Schadenspotenziale langfristig zu verringern. Zum anderen kann diese Maßnahme kurzfristig die Grundlage für Restaurierungs- und Konservierungsmaßnahmen schaffen, zum Beispiel für den Auftrag von Steinergänzungsmörteln. Die Entsalzung mit Kompressen wird in der Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege meist bei Naturstein, gelegentlich auch bei Ziegeln angewandt. Entsalzungen können mit einem Risiko für das Objekt verbunden sein und zum Beispiel Fassungen und Oberflächen schädigen. Daher ist in jedem Fall vorab zu klären, ob das Ziel erreicht werden kann, schädliche Einflüsse nachhaltig zu reduzieren oder eine Konservierungsmaßnahme vorzubereiten.

Salze lösen sich in Wasser und kristallisieren wieder aus

Bauschädliche Salze beeinflussen die Verwitterung und Schädigung von Baustoffoberflächen wesentlich. Dadurch geht nicht nur wertvolles Kulturgut verloren, sondern es entstehen auch hohe Instandhaltungskosten. Das Schädigungspotenzial von Salzen beruht zu einem großen Teil auf ihrer Wasserlöslichkeit sowie der Fähigkeit, Feuchtigkeit aus der Luft einzulagern. Letzteres bezeichnet man als Hygroskopizität. Unter den bekannteren und am Bauwerk häufig zu findenden Salzen sind Nitratverbindungen die wasserlöslichsten, gefolgt von Chloriden und Sulfaten. Schon ab einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 50 Prozent erreichen Nitrate ihre Ausgleichsfeuchte. Ab etwa 70 bis 80 Prozent Luftfeuchtigkeit gehen auch die übrigen Salze in Lösung.

Wenn das Wasser bei niedriger Luftfeuchtigkeit zum Teil wieder abgegeben wird, kristallisieren die Salze erneut aus. Durch die Kristallisation vergrößert sich im Porenraum das Volumen der Salze, wodurch der Baustoff im Inneren mechanisch beansprucht wird. Das kann bis zu oberflächlichem Absanden oder einer strukturellen Zerstörung führen. Bei zyklischen Luftfeuchtigkeitsschwankungen, etwa zwischen 40 und 80 Prozent, wird der Baustoff einer wiederkehrenden inneren mechanischen Beanspruchung ausgesetzt. Die Salze werden in flüssigem Wasser transportiert und orientieren sich daher zumeist in Richtung einer Verdunstungszone. Am Bauwerk ist dies in der Regel eine Bauteiloberfläche. Da die Salze beim Verdunsten der Feuchtigkeit jedoch nicht „mitgenommen“ werden, reichern sie sich im Bereich dieser Verdunstungszonen an.

Salze werden auf zwei verschiedene Arten transportiert

Salze können nur in gelöster Form transportiert werden. Man unterscheidet den Transport durch eine Flüssigkeitsbewegung und durch Eigenbewegung. Der Transport durch Eigenbewegung (Diffusion) wird durch unterschiedliche Salzkonzentrationen innerhalb eines Mediums ausgelöst. Durch die Diffusion werden Konzentrationsunterschiede bis hin zur vollständigen Durchmischung ausgeglichen (Konzentrationsausgleich). Diesen physikalischen Effekt macht man sich beim Einsatz der Nasskompressen-Methode zunutze. Bei dieser wird Kompressenmaterial über den Entsalzungszeitraum nass gehalten. Kleinere, bewegliche Bauteile können auch mit einer „Tauchentsalzung“ behandelt werden. Der Transport durch eine sich bewegende Flüssigkeit (Feuchtegradient) wird durch unterschiedliche Feuchtegehalte oder durch Konvektion infolge Temperatur-, Dichte- oder Druckgradienten getrieben. Die in der Flüssigkeit gelösten Salze werden dabei mit dieser transportiert.

Durch Einsatz einer trocknenden Kompressse, deren Funktion im Wesentlichen auf dem Feuchtetransport während der Trocknung beruht, kann dieser Salztransportmechanismus effektiv für die Entsalzung genutzt werden. Beide Mechanismen können gemeinsam, das heißt im gleichen Kompressenauftrag, für die Entsalzung von Baustoffen angewandt werden.

Kompressenentsalzung braucht stabilen, vorgenässten Untergrund

Unabdingbare Grundlage für eine erfolgreiche Kompressenentsalzung ist ein ausreichend stabiler Untergrund, der die Kompresse tragen und die spätere Abnahme ohne nennenswerte Substanzverluste überstehen kann. Da dies auf stark salzgeschädigten Untergründen nicht selbstverständlich ist, müssen sie vor der Entsalzung gegebenenfalls verfestigt werden. Mit Kieselsäureestern, die nach dem Reagieren eine eigene „Sekundärporosität“ aufweisen, werden hierbei gute Erfolge erreicht. Die Salze können außerdem nur dann erfolgreich in eine Kompresse transportiert werden, wenn sie in Wasser gelöst sind. Das bedingt fast immer, dass der Baustoff vor Beginn der Maßnahme vorgenässt werden muss. Verwendet wird dafür destilliertes Wasser (auch entionisiertes oder demineralisiertes Wasser genannt). Die Intensität des Vornässens (Dauer und Wassermenge) ist vom Saugverhalten des Untergrunds, der Art, Konzentration und Tiefenverteilung der Salze sowie der Feuchteverteilung im Baustoff abhängig. Zu beachten ist hierbei, dass das Vornässen gewisse Risiken birgt. So kann die eingebrachte Feuchtigkeit in angrenzende Bereiche der Konstruktion dringen und dort unerwartete Effekte hervorrufen, wie zum Beispiel feuchteempfindliche Materialien zu schädigen. Außerdem kann die Kompresse, die meist Cellulose enthält, und in der Folge deren Umfeld mikrobiell befallen werden. Eventuell sind geeignete Gegenmaßnahmen zu ergreifen, wie zum Beispiel die fungizide Einstellung der Kompresse.

Kompresse kann von Hand oder maschinell aufgetragen werden

Nach dem Vornässen wird das Kompressenmaterial mit destilliertem beziehungsweise deionisiertem Wasser angemischt und in plastischer Konsistenz in einer Schichtdicke von 15 bis 30 Millimeter auf die zu entsalzenden Flächen auftragen. Bei filigranen Oberflächen können auch geringere Schichtdicken angemessen sein. Die Kompresse kann von Hand oder maschinell mit einer Putzmaschine ein- oder mehrschichtig aufgetragen werden. Bei kleinen Flächen oder empfindlichen Oberflächen erfolgt der Auftrag in der Regel manuell. Besonders schützenswerte Oberflächen können zur Erleichterung der späteren Abnahme zuvor mit einer dünnen, durchlässigen und tragfähigen Schutzschicht bedeckt werden, die zum Beispiel aus Lagenzellstoff oder Japanpapier besteht. Sie wird mit einem geeigneten Pinsel luftblasenfrei auf den vorgenässten Stein aufgestupft. Beim Entsalzen von Teilflächen sollte die Kompresse mindestens 20 Zentimeter über den erkennbar salzbelasteten Bereich hinaus aufgetragen werden, um unerwünschte Randeffekte zu vermeiden. Werden die Entsalzung über Diffusionstransport und Feuchtetransport kombiniert, kann die Kompresse über einen Zeitraum von circa einer Woche durch Abdecken mit Folie dauerfeucht gehalten werden. Im weiteren Verlauf der Anwendung lässt man die Kompresse austrocknen. Dieser Trocknungsprozess muss sich kontinuierlich über die weitere Einwirkungsdauer der Kompresse erstrecken. Es ist dabei unabdingbar, den Trocknungsfortschritt zu kontrollieren. Ist die Kompresse vorzeitig ausgetrocknet oder hat sich vom Untergrund gelöst, muss sie entfernt und nach erneutem leichten Vornässen des Untergrunds durch eine frische Kompresse ersetzt werden. Die sinnvolle Anwendungsdauer beziehungsweise Zahl erforderlicher Zyklen ist nur schwer vorherzusagen. Deshalb sollte sie möglichst durch das Anlegen von Musterflächen ermittelt oder anhand von Salzanalysen der Kompresse nach jedem Zyklus nachgewiesen werden. Als Kalkulationsgrundlage kann ein zwei- oder dreimaliger Auftrag bei einer Einwirkungszeit von jeweils rund drei Wochen angenommen werden. Der Untergrund kann je nach Empfindlichkeit von anhaftenden Kompressenresten trocken manuell oder maschinell gereinigt werden. Abschließend ist der Entsalzungserfolg analytisch am Untergrundmaterial nachzuweisen.

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