Prüfröhrchen nach PLEYERS
Bestimmung der kapillaren Wasseraufnahme mit dem Prüfröhrchen nach Pleyers
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Einleitung
Sowohl in der Baustofftechnik als auch in der Steinrestaurierung hat die Untersuchung der Aufnahme von Flüssigkeiten poröser Materialien einen hohen Stellenwert. In der Steinrestaurierung liefert es unter anderem Erkenntnisse über die Materialeigenschaften und die damit verbundene Beurteilung des Verwitterungsverhaltens, welches wiederum hinzugezogen wird zur späteren Bewertung von Konservierungsmaßnahmen. In der Baustofftechnik wird die Untersuchung der Flüssigkeitsaufnahme beispielsweise angewendet, wenn es darum geht, die Schlagregendichtheit von Außenwänden wie die Dichtigkeit von Beton zu überprüfen oder über das Eindringverhalten von Imprägnierstoffen und deren Dauereffizienz zu urteilen. Dabei spielt die Bestimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten eine entscheidende Rolle. Auf folgender Seite wird das sogenannte Prüfröhrchen nach Pleyers als Messmethode für den Wasseraufnahmekoeffizienten thematisiert.
Definition und Bedeutung des w-Wertes
Der Wasseraufnahmekoeffizient auch w-Wert genannt gibt an, wie viel Flüssigkeit (m in kg) eine definierte Materialoberfläche (A in m²) kapillar innerhalb eines bestimmten Zeitraumes (√𝑡 𝑖𝑛 √ℎ ) aufnehmen kann. Daraus erschließt sich folgende Formel: [𝑘𝑔 /(𝑚 2∗√ℎ)]
Die Bestimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten kann mittels gravimetrischer Laboruntersuchung erfolgen und beruht teilweise auf den DIN-Normen DIN 52617/ DIN EN ISO 15148, DIN EN 1925 oder DIN EN 15801. Hierfür ist jedoch eine Probe am Objekt in Form von beispielsweise Kernbohrungen erforderlich, wobei dies meist aufwendig und mit Schädigung der Baumaterie verbunden ist. Nur wenige Messverfahren bieten eine relative genaue und zerstörungsfreie Messung an der Fassade an. Darunter zählt das Prüfröhrchen nach Karsten, die Franke-Platte und das Prüfröhrchen nach Pleyers.
Messröhrchen nach Pleyers
Das Messröhrchen nach Pleyers (Abb. 1) dient zur Bestimmung der Flüssigkeitsaufnahme poröser Baustoffe. Es wurde 1999 von Dipl.-Ing. Gerd Pleyers zum Patent angemeldet und basiert auf dem Prüfröhrchen nach Karsten. Ein Nachteil des Prüfröhrchens nach Karsten ist es, dass eine oberflächenparallele Ermittlung des Eindringkörpers sowie die damit verbundene sichere Beurteilung der Eindringtiefe nicht möglich ist. Die beiden Messröhrchen unterscheiden sich auch im Aufbau. Das Prüfröhrchen nach Karsten besteht aus einem Glaskörper mit einer Flüssigkeitskammer. Daran anschließend befindet sich ein Steigrohr mit Messskala, womit sich die aufgenommene Flüssigkeitsmenge in ml ablesen lässt. Pleyers Prüfröhrchen besitzt hingegen zwei innen und außen gelegene Flüssigkeitskammern, welche beide mit einem jeweiligen Steigrohr verbunden sind. Hierbei besitzt nur das mit der inneren Kammer verbundene Steigrohr eine Skalierung in l/m2. Die innere Kammer dient zur Prüfung der Baustoffoberfläche, während die äußere Kammer die zylinderförmige Ausbreitung der Flüssigkeit der inneren Kammer ermöglicht.Dabei ist wichtig, dass die außen gelegene Kammer die gesamte Zeit mit Flüssigkeit befüllt ist, da sich sonst die Flüssigkeit in der inneren Kammer wie beim Prüfröhrchen nach Karsten nicht eindimensional in den Prüfkörper ausbreitet. Durch diese Vorrichtung ist eine exakte direkt ablesbare Bestimmung des w-Wertes möglich.
Das Pleyers Röhrchen ist erhältlich in unterschiedlichen Ausrichtungen je nachdem welche Oberfläche untersucht wird. So stehen beim Prüfröhrchen nach Pleyers vertikale und horizontale Ausrichtungen zum Verkauf.
Durchführung und Messung
Für die Durchführung an einer Baustoffoberfläche werden zunächst die Glasränder mit einem speziellen Knetkitt (z.B Karosseriedichtstoff Teroson RB IX) abgedichtet. Dies führt zur Anheftung der Vorrichtung der Baustoffoberfläche und soll das Ein- und Ausdringen der Flüssigkeit außerhalb und innerhalb der beiden Kammern verhindern. Beim Pleyers Röhrchen gibt es schon vorgefertigte Kittstreifen mit einer bestimmten Dicke, um die innere Kammer von der äußeren zu trennen. Beim Anbringen des Kittes ist darauf zu achten, dass die richtige Menge Kittmasse aufgetragen wird, damit die oben genannte Funktion des Kittes erfüllt werden kann. Nach dem Andrücken des Röhrchens an die zu prüfende Oberfläche wird die Flüssigkeit (Wasser) in beide Steigröhrchen mit einer Spritzflasche befüllt. Dabei ist wichtig, dass die Flüssigkeit in das Steigröhrchen mit der Skalierung exakt bis zum Nullpunkt und möglichst ohne Lufteinschlüsse befüllt wird. Erst dann wird die Zeit gemessen. Das Ablesen der Werte erfolgt am Meniskus der Flüssigkeit. Aufgrund der Skalierung des Steigröhrchens und mit der Nutzung des sogenannten Wurzel-t Gesetzes ist es möglich den Wasseraufnahmekoeffizienten nach 15 Minuten zu ermitteln. Dafür wird der abgelesene Wert der Wassermenge nach einer Viertelstunde mit dem Multiplikator zwei multipliziert.