Salze in Baustoffen

Verblend-Mauerwerk mit SalzausblühungenFür den Hausbesitzer ist Salz eigentlich nur etwas, womit er/sie in der Küche Speisen würzt. Und in der Küche ist Salz (= Natriumchlorid, NaCl) auch sehr gut aufgehoben. Kommt Salz im Bauwesen vor, jedenfalls in nennenswerten Mengen und mit Vorliebe in porösen Baustoffen, legt der Fachmann dem Laien gerne mal eine Sanierung der Bausubstanz ans Herz. Speziell in Mauerwerksbaustoffen und in Putzen können Salze entweder als sogenannte Eigensalze vorkommen oder sie werden durch den Transport von Feuchtigkeit dem Baustoff zugeführt und lagern sich bei dessen Austrocknung dort an. Als bauschädlich gelten in diesem Zusammenhang besonders leicht wasserlösliche Salze.

Zu den in porösen Baustoffen am häufigsten vorkommenden Salzen zählen neben den Sulfaten (z.B. Ettringit, Kalzium-, Magnesium- oder Natriumsulfat) auch Chloride (z.B. Natrium- oder Kalziumchlorid) sowie die seltener vorhandenen Nitrate (z.B. Kalksalpeter, Kalzium- oder Magnesiumnitrat) und Karbonate (z.B. Kalium-, Natrium- oder Kalziumkarbonat). Prüfverfahren zur Bestimmung des Salzgehaltes sind beispielsweise für Mauerziegel in DIN EN 772-5 angegeben.

Mauerwerksbaustoffe werden durch Salze auf vielfältige Art beeinflusst. Einige dieser Einflüsse werden im folgenden kurz beschrieben.

Zunächst ist dazu die Eigenschaft von Salzen zu nennen, bei Trocknung zu kristallisieren und dabei ein größeres Volumen einzunehmen als in feuchtem Zustand. Insbesondere leicht wasserlösliche Salze rufen bei Wechseln von Befeuchtung und Trocknung in salzgesättigten Poren durch Volumenvergrößerung und dabei entstehende Kristallisationsdrücke ‚Zermürbungen‘ des Baustoffes hervor. Ähnliches resultiert auch bei sehr kleinen Porenradien aus Hydratationsdrücken, die aus der Volumenzunahme einiger Salze beim Vorgang der Wassereinlagerung hervorgerufen werden. Dies geschieht zum Beispiel, wenn Thenardit (Natriumsulfat, Na2SO4) mit Hilfe von Wasser zu Glaubersalz bzw. Mirabilit (Na2SO4·10H2O) reagiert.

Die Volumenvergrößerung von Salzen, die sich z.B. aus der Umwandlung von Bindemitteln wie Kalk zu leicht löslichen Salzen und einer darauf folgenden Kristallisation der Salze bei Trocknung ergibt, beträgt ein Vielfaches des Ursprungsvolumens. In der folgenden Tabelle verdeutlichen Reaktionsgleichungen die ablaufenden chemischen Prozesse bei der Umwandlung. Zusätzlich wird die Volumenvergrößerung in Bezug auf das Ursprungsvolumen angegeben. Daraus wird deutlich, welchen schädigenden Einfluss Kristallisationsvorgänge von Salzen in porösen Baustoffen haben können.

Reaktionsgleichung Vergrößerung
CaCO3 + H2SO4 + 2H2O (Kalkspat) → CaSO4 · 2H2O + CO2 + H2O (Gips) ca. 100%
MgCO3 + H2SO4 + 7H2O (Magnesit) → MgSO4 · 7H2O + CO2 + H2O (Bittersalz) ca. 430%
FeCO3 + H2SO4 + 7H2O (Eisenspat) → FeSO4 · 7H2O + CO2 + H2O (Eisenvitriol) ca. 480%
Al2O3 + 3H2SO4 + 15H2O (Tonerde) → Al2(SO4)3 · 18H2O (Aluminiumsulfat) ca. 1400%

Salzablagerungsvorgänge auf Oberflächen von Bauteilen werden meist als Ausblühungen sichtbar. Ausblühungen entstehen in der Regel durch Kapillartransport leicht löslicher Salze aus dem Bauteilinneren an die Oberfläche des Bauteiles und durch nachfolgende Verdunstung des Wassers respektive der Kristallisation des Salzes. Sulfat- und Nitratausblühungen können Baustoffe an deren Oberfläche durch Abmehlungen, Putzablösungen oder Gefügeveränderungen schädigen und zu optischen Beeinträchtigungen führen.

Salze können darüber hinaus auch die Gleichgewichtsfeuchte von Baustoffen beeinflussen. Wird bei ausreichendem Salzgehalt und Zunahme der relativen Luftfeuchte diejenige Feuchtemenge in den Poren eines Baustoffes erreicht, die auch für die Bildung einer gesättigten Salzlösung erforderlich ist, steigt die Gleichgewichtsfeuchte des Baustoffes bei vielen Salzarten sprunghaft an.

Darüber hinaus wird der Diffusionswiderstand verringert und der Feuchtestrom beschleunigt. Dies tritt beispielsweise bei porösen Baustoffen, die durch Natriumchlorid belastet sind, bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von ungefähr 75% auf. Des weiteren können salzbelastete, kapillarporöse Baustoffe bereits bei relativen Luftfeuchten weniger als 100% – und damit durchaus auch bereits im hygroskopischen Feuchtebereich – wassergesättigt sein.

Neben der maximalen relativen Luftfeuchtigkeit, die zur vollständigen Sättigung der Baustoffporen nötig ist, wird auch die von kapillarporösen Baustoffen aufnehmbare Feuchtemenge durch den Salzgehalt verändert. Die Feuchtemenge ist in kapillarporösen Baustoffen bei hohem Salzgehalt aufgrund hygroskopischer Feuchtigkeitsaufnahme in vielen Fällen größer als ohne Salz. Diesen Zusammenhang gibt die folgende Tabelle wieder.

Salzart Salzkonzentration Wasseraufnahme in Massen-%
[%] 20d bei 65% 20d bei 86% 20d bei 97% 180d bei 83%
kein Salz 0 0,1 0,3
NaCl 2,9 1,0 5,5 9,3
NaCl 4,3 6,2 11,1 13,2
MgSO4 2,8 1,3 1,8 2,2 2,9
Ca(NO3)2 10,7 5,2 9,4 12,1 12,5

Für weitere Information zu diesem Thema siehe auch den Beitrag ‚Salze und Schäden an Gebäuden‚.

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