Salze in Baumaterialien

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Autoren:Hans-Jürgen Schwarz
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Abstract

Die Baumaterialien sind oft die Hauptquelle für salzbildenden Ionen an den Objekten. Sie treten dort je nach Herkunft, Lagerung, bei Ziegel auch nach Rohstoffen und Brennatmosphäre etc. in unterschiedlicher Menge auf.

Natursteine

Der Gehalt an wasserlöslichen Anteilen im Naturstein ist bisher wenig untersucht. Im Allgemeinen dürften die Gehalte jedoch nur bei den von der Verwitterung betroffen oder durch die Verwitterung entstandenen Gesteinsarten erwähnenswert sein, dies gilt insbesondere für die Sandsteine.

Gehalte an salzbildenden Ionen in Berner Sandsteinvarietäten (nach [Blaeuer:1987]Titel: Verwitterung der Berner Sandsteine
Autor / Verfasser: Bläuer, Christine
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) Angaben in [mg/kg]

Varietät\ Ion Cl- NO3- SO42- Na+ K+ Ca2+ Mg2+
1. 13 5 85 40 68 536 84
2. 12 2 46 33 94 492 137
3. 7 1 9 26 70 410 86
4. 9 1 8 30 73 504 85
5. 8   11 16 40 384 130



Ziegel

Je nach eingesetztem Rohstoff können Ziegel einen mehr oder weniger hohen Gehalt an salzbildenden Ionen enthalten. Darüber hinaus spielt sicher auch die Brennweise der Ziegel eine Rolle, wobei der heutige Brand mit Erdgas wohl zu kaum einer Belastung führen wird. Insgesamt gesehen liegt die Belastung deutlich höher als bei Naturstein.
Einen Hinweis auf die Salzbelastung von Ziegeln geben die häufig zu beobachtenden weißen Schleier bei der Ziegelverblendung von Fassaden, die kurz nach dem Aufmauern auftreten und z. T. bald wieder verschwinden.

Eine Salzbelastung der Ziegel tritt allerdings auch häufig während des Vermauerns auf. Einerseits geschieht dies durch das Einziehen der Mörtelfeuchtigkeit in den Ziegel, andererseits kann ein Schleier durch das Verfugen, insbesondere durch das Einschlämmen, verursacht werden. Oft wird dieser Schleier später durch den Einsatz von Säure entfernt.

Mörtel/Putze

Zementmörtel

Zemente können bis zu 1% lösliche Alkalien enthalten. Diese Alkalien sind als Salzbildner neben den Zementphasen, die oft zu einer erhöhten Festigkeit beitragen, das Gefährliche beim Einsatz von Zement in der Restaurierung. Selbst alkaliarme Zemente dürfen noch bis zu 0.5% lösliche Alkalien enthalten (siehe Tabelle).

Die Zusammensetzung der Normenzemente nach DIN 1164 (Angaben in Masse %)([Knoblauch.etal:1992]Titel: Bauchemie
Autor / Verfasser: Knoblauch, Harald; Schneider, Ulrich
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)

Zementart PZ-Klinker Hüttensand bzw. Ölschieferabbrand + CaSO4 Traß bzw- Lava + CaSO4 Max. SO3-Gehalt bei einer spez. Oberfläche von
  Masse % Masse % Masse % 200-4000 [cm²/g] > 4000 [cm²/g]
PZ 100 incl. CaSO4 - - 3,5 4,0
EPZ 65 35 - 3,5 4,0
HOZ 15-64 36-70
70-80
-
-
4,0
4,5
 
TrZ 60-80 - 40-20 3,5 4,0
PÖZ 65-90 35-10 - 3,5 4,0


PÖZ - Portland-Ölschiefer-Zement
PZ - Portlandzement
EPZ - Eisenportlandzement
TrZ - Trasszement
HOZ - Hochofenzement

Grenzwerte für die Zusammensetzung von Zementen mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt (NA - Zemente) ([Knoblauch.etal:1992]Titel: Bauchemie
Autor / Verfasser: Knoblauch, Harald; Schneider, Ulrich
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)

  Gesamtalkaligehalt in  %
(Na2O-Äquivalent)
Hüttensand in M %
PZ ≤ 0,60 -
HOZ ≤ 1,10 ≥ 50
HOZ (≤ 2,00) ≥ 65

So kann 1 Gramm Na2O zu ca. 4.6 Gramm Natron oder 5.2 Gramm Mirabilit führen. Wenn man bedenkt, welche Mengen an Zement vor allem an statisch gefährdeten Bauwerken eingesetzt wurden (Königslutter - über 20.000 kg Zement), kann man sich das Potential an salzbildenden Ionen gut vorstellen. In Anbetracht der meist mit zugeführten Wassermenge sind die Folgeschäden durch Salzausblühungen leicht zu erklären.

Kalkmörtel

Kalkmörtel können je nach Region einen unterschiedlichen hohen Anteil an Magnesium aufweisen. Diese dolomitischen Mörtel reagieren mit Sulfat unter Bildung von Magnesiumsulfaten (vereinfachte Gleichung):

CaMg(CO3)2+ SO42- → CaCO3 + MgSO4 aq + CO32-

Sumpfkalk ist weitgehend frei von salzbildenden Ionen (evtl. bis auf Mg)

Magnesiabinder

Magnesiabinder (Sorelzement) besteht aus MgO und MgCl2 (oder auch Magensiumsulfat) im Massenverhältnis von 2.0-3.5 : 1, zuzüglich Wasser. Das wasserlösliche Salz wirkt als Anreger und bildet mit dem entstehenden Magnesiumhydroxid im Verlauf von einigen Stunden Erhärtungsprodukte der ungefähren Zusammensetzung

MgCl2 5Mg(OH)2 • 8H2O bzw.

MgCl2 • 3Mg(OH)2 • 8H2O

und MgCl2 • 2MgCO3•Mg(OH)2.

Das Endprodukt kann daneben noch MgO, Mg(OH)2 und MgCl2 aq enthalten. Diese Magnesiumsalze sind z. T. selbst stark hygroskopisch oder können zu weiteren Schadsalzen, insbesondere Sulfaten, führen.

Literatur

[Blaeuer:1987]Bläuer, Christine (1987): Verwitterung der Berner Sandsteine., Universität Bern, WebadresseLink zu Google Scholar
[Knoblauch.etal:1992] Knoblauch, Harald; Schneider, Ulrich (1992): Bauchemie, Werner VerlagLink zu Google Scholar