Wasserdampfsorption
Autoren: Hans-Jürgen Schwarz, NN
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Abtstract[Bearbeiten]
Wasserdampfsorption
Wird ein getrockneter poröser Körper im Außenklima gelagert, so wird er zunächst an Masse zunehmen und nach Erreichen eines ersten Endwertes diese Masse in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchtigkeit verändern. Mit zunehmender Luftfeuchtigkeit nimmt auch die Masse des Körpers zu, bei abnehmender Luftfeuchte nimmt auch dessen Masse ab. Die Ursache dafür liegt in der Aufnahme bzw. Abgabe von Feuchtigkeit aus bzw. an die Umgebungsluft. Wassermoleküle werden an den inneren Oberflächen angelagert. Insbesondere in sehr kleinen Kapillaren, mit Mikroporen mit einem Durchmesser von kleiner 0,1µm, kann dieser Prozess bis zur vollständigen Wassersättigung führen (Kapillarkondensation). Neben den Materialeigenschaften spielt insbesondere der Salzgehalt einer Probe bei der Wasserdampfsorption eine große Rolle (siehe Kap. 7.5.)
Unter Wasserdampfsorption versteht man die Aufnahme von Wasser aus der Gasphase.
Abbildung 72: Die Sorptionsisotherme (nach Weber 1995 Abbildung 73: Sorptionsisothermen für verschiedene Temperaturen (nach Weber 1995)
Um Baustoffe bzgl. ihres Feuchteverhaltens zu charakterisieren, werden Proben bei konstanter Temperatur (d.h. isothermen Bedingungen) unter unterschiedlichen Luftfeuchtigkeiten gelagert. Diese Versuche liefern die sogenannten Sorptionsisothermen. Die Sorptionsisotherme ist die graphische Darstellung des Sorptionsverhaltens eines Materials. Sie stellt den Zusammenhang zwischen dem Wassergehalt des Materials und der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft (Gleichgewicht) bei einer bestimmten Temperatur dar.
Sorptionsisothermen[Bearbeiten]
Die Sorptionsisotherme ist die graphische Darstellung des Sorptionsverhaltens eines Materials in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchte bei konstanter Temperatur.
In der Abbildung 10 ist die Sorptionsisotherme einer Probe bei verschiedenen Temperaturen eingetragen. Diese Probe soll nun getrocknet werden.
Bei einem gewissen Wassergehalt ist die Probe vollständig mit Wasser gesättigt und kann kein Wasser mehr aufnehmen. Sie besitzt eine Gleichgewichtsfeuchte von 100% und selbst eine rF von 99% trocknet diese Probe. Sinkt der Wassergehalt, so ist das in der Probe verbleibende Wasser fester gebunden. Um die Probe weiter zu trocknen ist daher eine niedrigere rF erforderlich, z.B. von 50% rF. Nach der Abb.10 kann bei 50% rF die Probe aber nur bis 3,5g Wassergehalt trocknen. Eine weitere Wasserabgabe ist nur dann möglich, wenn die rF weiter sinkt oder die Temperatur erhöht wird. Bei 80°C wird die Probe nur noch 2g Wasser enthalten.
Die geschilderten Zusammenhänge gelten für die Desorption, die Abgabe von Wasser. Für die Wasseraufnahme (Absorption) gelten analoge Überlegungen. Hier muss die Isotherme in der Art gedeutet werden, bei welcher Luftfeuchte- bzw. Temperatur ist eine bestimmte Befeuchtung möglich. Absoptions- und Desorptionsisothermen haben den gleichen Verlauf. Die Desorptionsisotherme liegt jedoch oberhalb der Absorptionsisotherme. Dies liegt darin begründet, dass das in der Probe befindliche Wasser mit einer gewissen Energie gebunden ist. Diese wird frei, wenn das Wasser aufgenommen wird. Bei gleichem Wassergehalt wird daher leichter Wasser aufgenommen als abgegeben