Salzumwandlung
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Autoren: Hans-Jürgen Schwarz, NN
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Abstract[Bearbeiten]
Die chemische Salzbehandlung hat das Ziel, lösliche Salze in unlösliche bzw. schwer lösliche Verbindungen zu überführen, so dass diese nicht mehr schädigend wirken können. Zum einen erfolgen solche Maßnahmen begleitend durch den Einsatz von Blei- bzw. Bariumverbindungen, um das Nachwandern von Salzen zu vermindern bzw. zu verhindern. Zum Anderen wird die chemische Salzbehandlung im Rahmen der sogenannten Gipsumwandlung eingesetzt bzw. um schwerer lösliche Schadsalze zu entfernen.
Allgemeines[Bearbeiten]
Bei der chemischen Salzbehandlung handelt es sich um eine Umwandlung bzw. den Versuch einer Umwandlung leicht löslicher bauschädlicher Salze in möglichst schwer lösliche oder unlösliche und damit relativ unschädliche Verbindungen. Dies klingt einfach und ist einleuchtend, ist in der Praxis jedoch mit einer Reihe von Problemen verbunden. Zunächst liegt im Mauerwerk nicht nur ein definiertes Salz vor, wie z.B. Calciumnitrat oder ein Magesiumsulfat, sondern man hat es immer mehr oder weniger mit einer Mischung zu tun, die z.T. kristallin z.T. als Salzlösung vorliegen kann. Meist liegen Carbonat-, Nitrat-, Chlorid- oder Sulfatverbindungen vor. Als Kationen treten hauptsächlich Natrium, Kalium, Magnesium und Calcium auf. Wichtig ist, dass Nitratverbindungen nicht in unlösliche Salze umgewandelt werden können, da es keine schwerlöslichen Nitratverbindungen gibt. Es verbleiben uns also nur die Möglichkeiten bei Chloriden, Sulfaten und begrenzt auch bei Carbonaten. Zeigt die Salzanalyse, dass im wesentlichen Sulfat und Chloride vorliegen, so besteht die Möglichkeit einer Behandlung mit Bleihexafluorosilikat. Bleihexafluoroisilikat reagiert mit Sulfat und Chloridverbindungen in komplexer Reaktion unter Bildung verschiedener Produkte, die nahezu alle schwer- oder unlöslich sind.
Die Reaktionen können wie folgt aussehen:
Na2SO4 (ll) + PbSiF6(ll) → PbSO4 (sl)+ Na2SiF6 (sl)
Na2CO3 (ll) + PbSiF6 (ll) → PbCO3(ul) + Na2SiF6 (sl)
MgSO4 (ll) + PbSiF6 (ll) → PbSO4 (sl) + MgSiF6 (sl)
2NaCl (ll) + PbSiF6 (ll) → PbCl2 (sl) + Na2SiF6 (sl)
(sl - schwer löslich; ll - leicht löslich; ul - unlöslich)
Eine chemischen Salzumwandlung wurde z.T bei der Anwendung porenhydrophober Sanierputze empfohlen (link), da in frisch aufgebrachten Zustand die Sanierputze noch nicht hydrophob sind. Salze können also relativ leicht dann in das Porengefüge des Putzes einwandern. Um diese Gefahr einer schnellen Versalzung der Sanierputze zu verringern, wird häufig eine Putzgrundvorbehandlung mit einem "Salzbehandlungsmittel" angeraten. Dabei werden von den verschiedenen Herstellern verschieden Präparate bzw. Kombinationen empfohlen. Die wichtigsten sind dabei auf der Basis von Bleihexafluorosilikat aufgebaut. Daneben werden auch Barium-haltige Präparate angeboten. Obwohl eine gewisse Wirksamkeit dieser Behandlung erwiesen ist, ist zu betonen, dass lösliche Bleisalze nicht ungefährlich sind und so ein Problem für das Arbeitspersonal wie auch für den Umweltschutz darstellen. Aus diesem Grund sollte versucht werden, die gleiche Wirkung, d.h. die Vermeidung einer schnellen Salzeinwanderung, eher durch Imprägnierungen zu erreichen, die eine kapillar verdichtende und eine hydrophobierende Wirkung besitzen. Entwickeln sie ihre Wirksamkeit in Bezug auf Kapillarverdichtung und Hydrophobierung, kann eine Reduktion der Salzwanderung zur Oberfläche eintreten. Mögliche Probleme bei Aufbringen des nachfolgenden Putzes sind zu beachten. Als Wirkstoffe werden hier in der Regel Kaliwasserglasverbindungen und Kaliummethylsilikonat bzw. auch Fluate, also Salze der Hexafluorokieselsäure, eingesetzt.
Umgekehrt kann eine Salzumwandlung auch dazu eingesetzt werden, relativ schwer lösliche Salze wie Gips in leicht lösliche umzuwandeln, um sie dann entfernen zu können.
Bariummethode[Bearbeiten]
Die Bariummethode beruht darauf, dass bei Vorhandensein leicht löslicher Sulfatsalze, das Sulfat mit einer leicht löslichen Bariumverbindung als Bariumsulfat gefällt wird und es damit als Schadsalz aus dem System genommen wird.
Gipsumwandlung[Bearbeiten]
Die Gipsumwandlung, die sich insbesonder auf das Entfernen von Gipsausblühungen und Gipskrusten bezieht, wird seit vielen Jahres eingesetzt (Hammer 1997) und hat sich in geeigneten Fällen als Methode bewährt.
Die Gipsumwandlung erfolgt in fünf Schritten [Matteini:1991]Titel: In Review: An Assessmant of Florentine Methods of Wall Painting Conservation Based on the Use of Mineral Treatments
Autor / Verfasser: Matteini, Mauro
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1. Lösen des Gips
CaSO4•2H2O + (NH4)2CO3 → (NH4)2SO4 + CaCO3 + 2H2O
Im ersten Schritte führt die Anwendung von Ammoniumcarbonat in einer Kompresse zu einer Umwandlung des Gipses in lösliches Ammoniumsulfat. Dieses wandert z. T in die Kompresse, z. T verbleibt sie in der Oberflächenschicht und wandert eventuell in tiefer gelegen Schichten. Falls der Calcit in der Putzschicht entsteht, zeigt er eine positive, festigende Wirkung, bildet er sich an der Oberfläche, so muss er sorgfältig entfernt werden. Überschüssiges Ammoniumcarbonat zersetzt sich zu Ammoniak und Kohlendioxid und Wasser. (Ammoniumcarbonat verändert darüber hinaus proteinhaltige Überzüge).
2. Ausfällen als unlösliches Sulfat.
(NH4)2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4↓ + 2NH3+ 2H2O
Das Ammoniumsulfat der ersten Reaktion wird in unlösliches Bariumsulfat überführt.
3. Erste festigende Reaktion
Ba(OH)2 + CO2→ BaCO3↓ + H2O
Überschüssiges Bariumhydroxid wandelt sich mit dem Kohlendioxid der Luft in Bariumcarbonat um. Dies zeigt eine festigende Wirkung
4. Zweite festigende Reaktion
Ba(OH)2 + CaCO3 → BaCO3↓+ Ca(OH)2
Eine heterogene Reaktion wandelt die äußeren Bereiche der Calcitkörner in Caliumhydroxidgel um.
5. Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓+ H2O
Durch die Karbonatisierung wird eine festigende Wirkung erreicht. (Die Reaktionen 4 und 5 sind noch wenig untersucht und müssen noch besser verstanden werden.)
Die Methode sollte dann nicht eingesetzt werden, wenn Nitrate in hoher Konzentration vorkommen, wenn ein organisches Bindemittel vorliegt und wenn eine Klebewirkung verlangt wird.
Nitrate führen zur Bildung von Bariumnitrat, das mäßig löslich ist und zur sichtbarer Kristallisation an der Oberfläche führt. Die organischen Bindemittel von Malereien in Tempera oder Öl vertragen die hohe Alkalinität von Bariumhydroxid nicht und es kann zur Hydrolyse und Verseifung kommen. Matteini [Matteini:1991]Titel: In Review: An Assessmant of Florentine Methods of Wall Painting Conservation Based on the Use of Mineral Treatments
Autor / Verfasser: Matteini, Mauro ist jedoch der Meinung, dass der größte Teil dieser organischen Bindemittel bei alten Malereien meist heute in anorganischen Verbindungen wie Calciumoxalat vorliegen, und obige Reaktionen kaum eintreten werden, so dass der Einsatz der Methode verantwortet werden kann.
Umwandlung von Magnesiumsulfat[Bearbeiten]
Auch Magnesiumsulfat lässt sich ähnlich dem Gips in schwer lösliches Bariumsufat udn idealerweise Magnesiumcarbonat umwandeln udn somit als Schadsalz unschädlich machen [Friese.etal:1999]Titel: Salze im Mauerwerk - Möglichkeiten zur Entsalzung und zur Salzumwandlung
Autor / Verfasser: Friese, Peter; Protz, A..
Literatur[Bearbeiten]
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Hammer, I. (1997):Immobilisierung von Salzen. -In:Arbeitshefte des Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege
Hammer, I. (1997):Anwendung der Barium-Methode in Österreich. -In:Arbeitshefte des Bayerischen Landesamtes für Denkmalpflege
Friese, P.; Protz, A. (1999);Salze im Mauerwerk - Möglichkeiten zur Entsalzung und zur Salzumwandlung. -In: Fachverband Feuchte und Altbausanierung e.V. (Herausgeber), Hanseatische Sanierungstage, Nr.: 10,FAS-Schriftenreihe, Verlag für Bauwesen, S.211-230