Salze und Schäden an Gebäuden

Verblend-Mauerwerk mit SalzausblühungenSalze gehören zu Gebäuden wie die Butter auf das Brot. Fast überall sind Salze enthalten. Jedes natürlich vorkommende flüssige Wasser kann als eine mehr oder weniger verdünnte Salzlösung angesehen werden. Auch alle porösen Bausteine, Mörtel und Putze beherbergen Salze in ihren Porenräumen. Und überall dort, wo Wasser durch ein poröses Material fließt und an einer Oberfläche verdunstet, gibt es immer mehr oder weniger starke Salzausblühungen.

Manche Salze bzw. salzbildende Ionen sind allerdings vom Menschen selbst an/in das Gebäude gebracht. Hierzu gehören neben dem Streusalz im Winter auch Reinigungsmittel sowie alkalische Baustoffe, die meist als Wasserglas und Portlandzement seit dem letzten Jahrhundert in großen Mengen an Bauwerken eingesetzt wurden. Schäden, die man vor wenigen Jahren noch dem Sauren Regen zugeschrieben hat, muss man heute zumindest teilweise diesen (Bau-)Stoffen anlasten. Wie kann man aber nun Salze identifizieren und – viel wichtiger – was kann man gegen sie tun?

Entstehung und Eigenschaften
Ein kleiner Exkurs in die Grundlagen der Chemie: Salze entstehen z.B. bei der Neutralisationsreaktion, d.h. beim Zusammentreffen einer Säure mit einer Base.
Na+ + OH- + H3O+ + Cl- → NaCl + 2H2O (Base + Säure → Salz + Wasser)

Bei der Reaktion einer Säure mit einer Base entsteht jedoch nicht immer ein neutrales Salz wie das beschriebene Natriumchlorid (Kochsalz). Es gibt auch basische und saure Salze, je nachdem wie stark die an der Reaktion beteiligten Säuren bzw. Basen sind:
  1. starke Säure + starke Base → neutrales Salz (z.B. NaCl) + H2O
  2. starke Säure + schwache Base → saures Salz (z.B. NH4Cl) + H2O
  3. schwache Säure + starke Base → basisches Salz (z.B. Na2CO3) + H2O
Die bauschädlichen Salze bestehen zu über 90% aus den Kationen Natrium Na+, Kalium K+, Calcium Ca2+ oder Magnesium Mg2+ sowie den Anionen Sulfat SO42-, Nitrat NO3-, Chlorid Cl- oder Carbonat CO32-.

Salze besitzen einige interessante Eigenschaften, die ihr Verhalten in einer Lösung aber auch als Schadsalz an Gebäuden erklären helfen. Zu diesen Eigenschaften gehören beispielsweise ihre Löslichkeit, ihre Deliqueszenzfeuchte, ihre elektrische Leitfähigkeit oder ihre Wärmeleitfähigkeit.

Schadensprozesse
Salzen kommt eine zentrale Bedeutung bei der Verwitterung poröser Baustoffe zu. Sie können in porösen Materialien wie z. B. Sandstein, Ziegel und Malschichten aber auch durch Reaktion an geeigneten Oberflächen Schäden verursachen. Allen Schäden ist gemein, dass sie fast ausschließlich in Zusammenhang mit Wasser auftreten. Ohne Wasser – in welcher Form auch immer – können also auch keine Schäden auftreten. Salzschäden sind immer die Folge von Phasenumwandlungen im Porenraum und damit einhergehendem Kristallwachstum. Durch die in einem Porenraum eingeschlossenen, wachsenden Kristalle können Drücke aufgebaut werden, die die mechanische Festigkeit vieler Baustoffe übertreffen, so dass es zum Versagen der Materialien kommt.

Der wichtigste Phasenumwandlungsprozess, der zu Schäden in Baustoffen führen kann, ist die Kristallisation eines Salzes in einer Porenlösung. Diese kann beispielsweise durch Verdunstung von Wasser ausgelöst werden oder auch durch eine Temperaturänderung, da viele Salze eine ausgeprägte Abhängigkeit ihrer Löslichkeit von der Temperatur aufweisen. Kritisch kann der Prozess vor allem dann werden, wenn er zyklisch auftritt, d.h. wenn Salze immer wieder in Lösung gehen und danach kristallisieren. Bei hoher Feuchtigkeitszufuhr, z.B. bei Beregnung, lösen sich die in der Regel gut löslichen Salze in Baustoffen auf, bei der anschließenden Trocknung kommt es zur Kristallisation.

Salzgemische
Im Falle reiner Salze ist es anhand von sogenannten Phasendiagrammen immer möglich, durch Wahl geeigneter raumklimatischer Bedingungen ein Kristallwachstum zuverlässig zu unterbinden. Leider hat man es in Baustoffen praktisch nie mit reinen Salzen zu tun, sondern fast immer mit Gemischen von Chloriden, Nitraten, Sulfaten und Carbonaten mit Natrium, Kalium, Magnesium und Kalzium. Leider können Salzgemische nicht mehr durch eine einzelne Deliqueszenzfeuchte charakterisiert werden. Je nach Mischungszusammensetzung wird dann ein Luftfeuchtigkeitsbereich relevant, innerhalb dessen Schwankungen der relativen Luftfeuchtigkeit zu Phasenumwandlungen und Kristallisationsprozessen führen.

Auswirkungen des Raumklimas
In vielen Fällen ist die Dynamik von Salzschadensprozessen durch Wechselwirkung des Salzgemisches im Porenraum mit den raumklimatischen Verhältnissen bestimmt. Typischerweise sehr niedrige Luftfeuchtigkeiten von 30–40% in der Heizperiode haben eine zyklische Über- und Unterschreitung der Deliqueszenzfeuchten vieler Salze zur Folge. Dies löst Schadensprozesse aus, wenn entsprechende Salze in einem Baustoff angereichert und einem bestimmten Raumklima ausgesetzt werden. Umgekehrt bietet die Kontrolle des Raumklimas aber auch die Möglichkeit, Schadensprozesse durch Kristallwachstum sicher auszuschließen, wodurch sich die Möglichkeit zur präventiven Konservierung bietet.

Erste Untersuchungen
Orientierende Untersuchungen an einem Objekt dienen dem Ziel, sich einen Überblick über die Gebäude- und Schadenssituation zu verschaffen, bevor aufwendige Untersuchungen zur Salz- und Feuchtbelastung in Auftrag gegeben werden. Folgende einfache erste Untersuchungen können weitere Erkenntnisse liefern:
  • Betrachten von Ausblühungen (kristallisierten Salzen) mit einer Lupe
  • Zerreiben von Salzen in einer kleinen transparenten Probentüte. Sondern sich Wassertropfen ab, handelt es sich um ein Salz mit Hydratwasser (z.B. Mirabilit)
  • Salze auf eine Messerspitze legen und von unten mit dem Feuerzeug erhitzen. Biogenes Material würde brennen, Salze nicht.
  • Tropfen auf einer Gebäudeoberfläche mit einem pH-Papier kontaktieren. Feststellen von alkalischem pH-Wert
  • Tropfen auf einer Gebäudeoberfläche mit einem Löschpapier gewinnen und im Labor hinsichtlich der enthaltenen Ionen untersuchen lassen.
  • Beurteilung der Salzbelastung anhand der elektrischen Leitfähigkeit
Messinstrumente zur Feststellung von Materialfeuchte wie z.B. ein ‘Protimeter’ oder eine ‘Hydromette’ sind zur Untersuchung von Salzen nicht geeignet, können aber an einem Gebäude vergleichend zur Darstellung von Feuchteunterschieden verwendet werden. Quantitative Angaben zum Feuchtegehalt können derartige Geräte nicht leisten.

Maßnahmen gegen Salze
In vielen Fällen bietet es sich an, mit geeigneten Mörtel- und Putzsystemen auf Salzbelastungen zu reagieren. Voruntersuchungen führen hier zu einem Maßnahmenkonzept. Durch die Wahl des Mörtelbindemittels, seiner Zuschlags- und Zusatzstoffe sowie durch den Einsatz chemischer Zusatzmittel lassen sich die Eigenschaften moderner Putze und Mörtel in weiten Bereichen einstellen, so dass sie die erforderlichen Aufgaben erfüllen können. Bei der Auswahl von Putzen und Mörteln gibt es mehrere Wirkprinzipien, bei denen
  • Salze und Feuchtigkeit unter dem Putz abgesperrt werden
  • Salz- oder Feuchtebelastung kaschiert werden
  • Salze im Putz oder Mörtel gespeichert werden
  • Salze und Feuchtigkeit bis an die Putzoberfläche transportiert werden.
Dichte Zementmörtel und wasserabweisend eingestellte Kalkzementmörtel wirken in erster Linie sperrend (Sperrputz). Ist der Nachschub an Feuchtigkeit in die betroffene Wand nicht wenigstens weitgehend reduziert, kommt es häufig zu einem Feuchtestau hinter den Putzen. Dies kann zum Abplatzen des Putzes oder zur Umleitung von Feuchte und Salzen in andere, bislang unbelastete Bauteilbereiche führen, woraus wiederum neue Schäden resultieren können.

Ist der Putz aber kapillar saugfähig (Kalkputz, Gipsputz oder Kalkzementputz ohne wasserhemmende oder wasserabweisende Zusatzmittel), werden mit der Feuchte Salze in den Putz eingetragen und reichern sich in dessen Porenraum an. Der Kristallisationsdruck der Salze kann zur Zerstörung des Putzgefüges führen. Das Einwandern von Salzlösungen in den Putz kann ausgenutzt werden, um wertvolle Oberflächen zu schützen (Opferputz) oder um Salz aus dem Mauerwerk zu ziehen (Kompressenputz).

Sogenannte Sanierputze für feuchte und salzhaltige Untergründe sind Werktrockenmörtel mit hoher Porosität, Salzaufnahmevermögen, Wasserdampfdurchlässigkeit und auch Wärmedämmfähigkeit. Sie bewirken insbesondere die Verlagerung der Verdunstungsebene für die im Mauerwerk befindliche Feuchtigkeit von der Oberfläche in die Putzschicht hinein sowie die langsame Aufnahme gelöster Salze aus dem Mauerwerk in den Putzkörper ohne dessen Zerstörung durch Kristallisation.

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2 Kommentare

  1. Täuber Rosemarie sagt:

    Wir planen den Bau einer Salzgrotte in einem angemieteten Gebäude, doch der Vermieter ist dagegen, weil er Bedenken hat, dass das Salz Schäden am Gebäude verursacht!

    Wie wirkt sich der Bau einer Salzgrotte auf die Gebäudesubstanz aus?

  2. Stefan sagt:

    Hallo Frau Täuber,
    bevor ich jetzt großartig anfange zu googeln, frage ich Sie lieber direkt:
    Was ist eine Salzgrotte bzw. was macht man damit in einem Wohnhaus?

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