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Wasseraufnahme von Baustoffen

Wasseraufnahmemechanismen Regen Kondensation Salze

+ Hygroskopische Feuchtigkeit Salze + Hygroskopische Feuchtigkeit

GOK

Bodenfeuchte Sickerwasser Drückendes Wasser Aufsteigende Feuchtigkeit


Wasseraufnahmemechanismen

Aufnahmen von flüssigem Wasser • kapillares Saugen (ohne Druck) Füllung der Kapillarporen • Sickerwasser (mit Druck) Füllung der Kapillarporen und der Makroporen (Luftporen) Aufnahme von gasförmigem Wasser (Wasserdampf) • Kondensation Füllung von Kapillarporen, Makroporen und Mikroporen • Kapillarkondensation Füllung von Mikroporen • Hygroskopizität Füllung aller Poren, in die hygroskopische Salze (z. B. Nitrate und Chloride) eingelagert sind


Wasser in flüssiger Form wird aufgenommen • durch freiwilliges Saugen ohne Druck.

Kapillarität Wasseraufnahmekoeffizient W w = kg / m² h 0,5

√ h Füllung der Kapillarporen im Radienbereich von 10 -7 bis 10 -4 (Fassaden und erdberührte Bereiche)

• durch erzwungene Porenfüllung unter Druck (Sicker-, Schichten-, Hang- und Grundwasser sowie Schlagregen Gesetz nach Darcy)

dp

J = k dx Füllung der Kapillarporen und Luftporen im Radienbereich 10 -7 bis 10 -4 m und > 10 -4 m (erdberührte Bauteile und Fassadenbereiche in großer Höhe, Regenfaktor)


Kapillare Wasseraufnahme in Abhängigkeit vom Porenradius und der hydrophoben Ausrüstung.

H

-H

H = K · 1/r

hydrophobiert

H2O


V m/s = K' · r 2 · cos H max = m r · g · p

im nicht hydrophobierten Fall

Benetzungswinkel = 0 cos = 1

im hydrophobierten Fall

Benetzungswinkel > 90° cos = negativ

Beispiel: = 120° cos 120° = - 0,5

Grenzfälle

1. r 0

H ∞

V 0

2. r ∞

H 0

V ∞


V m/s

r m

H m

10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4

150,00

15,00 Steighöhe H

1,50 0,15 Sauggeschwindigkeit V


Unterschiede hydrophil und hydrophob. Dargestellt am Benetzungswinkel

nicht hydrophobiert hydrophobiert 0 cos 1 90° < < 180° cos = - sin ( -90°) Steighöhe H wird negativ hydrophil hydrophob


Benetzung einer hydrophilen Porenoberfläche

Benetzung einer hydrophoben Porenoberfläche


Wasseraufnahmekoeffizient W (kg/m²) w = t 0,5 (h) w kg/m² h 0,5 = Wasseraufnahmekoeffizient w bedeutet Wasseraufnahme eines Baustoffes in

kg/m² nach einer Stunde Saugzeit


Grafische Darstellung des Wasseraufnahmekoeffizienten (w)


Einteilung von Anstrichen nach dem

Wasseraufnahmekoeffizienten (w – Wert)

Definition:

W = Wasseraufnahme kg/m²

t = Zeit h

w = Wasseraufnahmekoeffizient kg/m² h 0,5

W w = kg/m² h 0,5 √ t Bauphysikalische Definition und Einteilung

Einstufung Wasseraufnahmekoeffizient Klasse wasserundurchlässig w < 0,1 I wasserabweisend w = 0,1 – 0,5 II wasserhemmend w = 0,5 – 2,0 III wasserdurchlässig w > 2,0 IV


Wasseraufnahmekoeffizient von Beschichtungsstoffen w – Wert kg/m² h 0,5

Silikatfarben > 1 Dispersionssilikatfarben 0,1 – 0,5 (je nach Hydrophobierung Siliconharzfarben < 0,1 Dispersionsfarben, matt 0,05 – 0,3 Reinacrylatfarben < 0,1 Rissüberbrückende Dispersionssysteme < 0,1 Polymerisatharzfarben, lösemittelhaltig < 0,1 Kunstharzputze 0,2 – 0,8 Silikatputze 0,2 – 0,8


CO2 – Durchlässigkeit Fassadenfarbe sdCO2 Kalkfarben < 0,5 m Silikatfarben < 0,5 m Dispersionssilikatfarben < 0,5 m Siliconharzfarben < 0,5 m Dispersionsfarben, matt 1 – 5 m Dispersionsfarben, hochgebunden > 50 m Rissüberbrückende Systeme > 50 m Polymerisatharzfarben, lösemittelhaltig > 50 m


Konsequenzen für den Wasserhaushalt Ein möglichst kleiner und stabiler Wasserhaushalt kann

sich also nur dann einstellen, wenn die

Wasseraufnahme kleiner wird und gegen Null geht, bei

gleichzeitiger hoher Trockungstendenz, also kleinen,

gegen Null gehenden Sd - Werten.

Erstmals sind diese Zusammenhänge von Helmut

Künzel in seiner Fassadenschutztheorie dargestellt

worden.

w 0 und Sd 0

mit folgenden Grenzwerten: I w ≤ 0,5 kg/m² h 0,5

II Sd ≤ 2,0 m

III w · Sd ≤ 0,1 kg/m² h 0,5


Zusammenhang zwischen der relativen Luftfeuchtigkeit und dem Feuchtegehalt in Baustoffen

absolut Luftfeuchtigkeit g/m³ Relative Luftfeuchtigkeit % = ·100 Sättigungsfeuchte g/m³

Mit steigender relativer Luftfeuchtigkeit die Sorptionsfeuchte

steigen die hygroskopische Feuchteaufnahme

die Gefahr der Tauwasserbildung


Beispiel für hygroskopische Feuchteaufnahme gemessen bei T = 25 C°, rel. Luftfeuchte = 90%

Feuchtebilanz

Nr. C1¯ [M.-%]

SO42-

[M.-%]NO3¯ [M.-%]

hygr. [M.-%]

1 Farbschichten 0,37 0,23 0,06 19,002 obere Putzschicht 2,24 0,03 0,36 25,783 untere Putzschicht 2,07 0,00 0,16 23,64

Probenbezeichnung Schadstoffbilanz


Objektbeispiel für die Abhängigkeit der Gleichgewichtsfeuchte von der relativen Luftfeuchtigkeit bei salzbelastetem Baustoff

Probenbezeichnung Entnahme Sorptionsfeuchte Durchfeuchtungsgrad hygr.

Nr. Höhe [cm]

Tiefe [cm]

25°C/90% r.F. [M.-%]

25°C/60% r.F. [M.-%]

25°C/90% r.F. [M.-%]

25°C/60% r.F. [M.-%]

Gewölbe Ostseite

1a Oberfläche (Ausblühungen) 130 0 - 0,5 2,71 0,75

1b Traßkalkmörtel (Fuge) 130 0 - 5 5,05 0,80

1c Kalkmörtel alt (Lehm) 130 5 - 11 3,58 0,82

1d Sandstein 130 0 - 5 1,78 0,31 29 5 Gewölbescheitel

2a Oberfläche (Ausblühungen) 310 0 - 0,5 - -

2b Traßkalkmörtel 310 0 - 3 8,66 1,47 2c Sandstein 310 0 - 5 10,14 1,60 100 20


Der Feuchtegehalt eines Baustoffes hängt von der jeweiligen herrschenden Luftfeuchtigkeit ab. (Sorption, Sorptionsfeuchte, Gleichgewichtsfeuchte)

] WA [M% 7

Sorptionsisotherme n

6

verschiedener Baustoffe

(nachempfunden ) 5

4

3

2

Sani

erun

gssp

ielra

um

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 relative Luftfeuchtigkeit % Entspricht der tatsächliche Feuchtegehalt dem Wert der Sorptionsisothermen ist der Baustoff bauphysikalisch im Gleichgewichtszustand. Liegt der Feuchtegehalt über diesem Wert, liegt „Mauerfeuchte“ vor.


Porengrößenverteilung in Baustoffen Messung der Poren Beispiele: Zementstein: nur Gelporen Ziegel: nur Kapillarporen Sanierputz: hohe Porosität durch hohen Luftporenanteil, Erhöhung der Frost- und

Salzbeständigkeit, geringe Kapillare Leitfähigkeit durch Hydrophobierung

Häuf

igke

it d

er P

oren

Ziegel Porenbeton Sanierputz Beton

Zementstein

10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 Porenradius in m

Porenbeton: wegen hohem Luftporenanteil wenig saugfähig (ähnlich Sanierputz) Beton: abhängig vom „Wasser-Zement-Faktor“,

d.h. je mehr Wasser beim Mischen verwendet wird, umso mehr Porenbildung (Makroporen) beim Härten, d.h. geringer Carbonatisierungswiderstand und hohe kapillare Wasseraufnahme.


Wasserdampfdiffusion

Definition:

Unter Diffusion versteht man das Bestreben unterschiedliche Konzentrationen auszugleichen. Beispiel für Wasserdampfdiffusion Außenseite Innenseite

T= - 5°C, r. F. = 80% T= 20°C, r. F. = 50% abs. F. = 2,60 g/m³ abs. F. = 8,65 g/m³

Diffusionsstrom Wird der Diffusionsstrom durch eine dichte Beschichtung

gebremst, kann Wasser an der Beschichtung als

Kondensat ausfallen und Schäden (z. B. Frostschäden)

bewirken.


Einteilung der Anstriche nach der Wasserdampfdurchlässigkeit (Sd – Wert) Definition: µ = Diffusionswiderstandszahl s = Schichtdicke m µ Luft = 1 µ Baustoff > 1 Sd = diffusionsgleichwertige Luftschichtdicke m Sd = µ · s m Bauphysikalische Definition und Einteilung

Einstufung Diffusionswiderstand Sd – Wert; s = 200µm Klasse

wasserdampfdurchlässig und mikroporös Sd < 0,1 I

wasserdampfdurchlässig Sd = 0,1 – 0,5 II wasserdampfbremsend Sd = 0,5 – 2,0 III wasserdampfundurchlässig Sd > 2,0 IV


Darstellung der Kapillarkondensation Die Kapillarkondensation ist für die Soption von Baustoffen verantwortlich

Porenradius in nm

1 5

r1 = 1nm

r2 = 5nm

r1 = 1nm

r2 = 5nm

Wa

sser

auf

nahm

e in

M.-%

20 40 60 80 100

r e l a t i v e L u f t f e u c h t i g k e i t i n %

Für die Kapillarkondensation aktiver Porengrößenbereich r < 50 nm r > 0,5 nm


Einteilung der Anstriche nach DIN EN 1062 Nach der Wasserdurchlässigkeitsrate

(w-Wert Wasseraufnahmekoeffizient)

ist in folgende Klassen einzuteilen:

Klasse Wasserdurchlässigkeitsrate w kg / (m² · h 0,5)

I < 0,1

II 0,1 bis 0,5

III > 0,5


Wasseraufnahme in gasförmiger Form ist immer abhängig von der relativen Luftfeuchtigkeit. absolute Luftfeuchtigkeit g/m³ rel. Luftfeuchtigkeit % = ·100 Sättigungsfeuchte g/m³

- Tauwasserbildung (Kondensation) findet statt an

und in Wandbereichen, die 100% Luftfeuchtigkeit

erreichen, z.B. durch Wärmebrückeneffekte.

- Sorptionsfeuchte bzw. Gleichgewichtfeuchte

beschreiben den Feuchtegehalt eines Baustoffs

in Abhängigkeit von der relativen

Luftfeuchtigkeit. Dieser Wert für den

Feuchtegehalt kann bei konstanter

Luftfeuchtigkeit nicht unterschritten werden.

- Hygroskopische Feuchteaufnahme erfolgt durch

in den Baustoffen eingelagerte, wasserlösliche

Salze. Dabei hängt die hygroskopische Aktivität

insbesondere von der Löslichkeit ab.


Einteilung der Anstriche nach DIN EN 1062 Nach der Wasserdampfdiffusionsstromdichte ist in folgende Klassen einzuteilen:

Klasse Wasserdampfdiffusionsstromdichte v

g/(m² · d) g/(m² · h) Sd m

I < 15 < 0,6 > 1,4

II 15 bis 150 0,6 bis 6 0,14 bis 1,4

III > 150 > 6 < 0,14 Faktor zur Umrechnung von v in Sd bei 23 °C und einer

relativen Luftfeuchte von 93% zu 50%:

21 Sd = V


Fassadenschutz nach Künzel Wasseraufnahme << Wasserabgabe

Kapillarität Wasserdampfdiffusion

Wasseraufnahme- Diffusionswiderstand koeffizient

w[kg/m²h0,5] sd [m]

w 0 sd 0

Es ergeben sich folgende Anforderungen: I. w ≤ 0,5 kg/m² h0,5

II. sd ≤ 2,0 m

III. w. sd ≤ 0,1 kg/mh0,5

sd[m] w . sd = 0,1


w [kg/m² h 0,5]

Konsequenzen für den Wasserhaushalt Ein möglichst kleiner und stabiler Wasserhaushalt kann sich

also nur dann einstellen, wenn die Wasseraufnahme klein

wird und gegen Null geht, bei gleichzeitiger hoher

Trocknungstendenz, also kleinen, gegen Null gehenden sd –

Werten.

Erstmals sind diese Zusammenhänge von Helmut Künzel in

seiner Fassadenschutztheorie dargelegt worden.

w 0 und sd 0

Mit folgenden Grenzwerten: I. w ≤ 0,5 kg/m² h0,5

II. sd ≤ 2,0m III. w · sd ≤ 0,1 kg/mh0,5


Wirkungsweise eines hydrophobierenden Imprägnierungsgrunds unter filmbildenden Anstrichen H2O-Dampf H2O + Salz H2O + Salz Anstrich ohne Grundierung Anstrich mit hydrophobierender

Grundierung


Diffusionswert von Baustoffen und Beschichtungsstoffen

Stoff µ - Wert Diffusionswiderstandszahl

s Schichtdicke m

sd = µ · s Wasserdampfdiffusions-

widerstand Kalksandsteine 15 0,30 m 4,5 m Mauerziegel 10 0,30 m 3 m Hohlblocksteine 10 0,30 m 3 m Normalbeton 100 0,30 m 30 m

Wandbildner

Porenbeton 10 0,30 m 3 m Kalkputz 10 0,02 m 0,2 m Außenputze Zementputz 20 0,02 m 0,4 m Fassadenfarben auf Basis: - Kalk ca. 200 150 µm 0,03 m - Silikat ca. 200 150 µm 0,03 m - Dispersionssilikat ca. 260 150 µm 0,04 m - Siliconharz ca. 330 150 µm 0,05 m - Dispersion ca. 1000 - 3300 150 µm 0,15 - 0,5 m

Beschichtungs-stoffe

Rissüberbrückende Systeme ca. 3500 - 5000 300 · -6 m 1 - 1,5 m Polystyrol ca. 30 0,1 m 3 m Holz ca. 40 0,02 m 0,8 - 2 m

Sonstige Stoffe

Alufolie ca. 2.000.000 100 · 10-6 m 200 m


Grundregeln für Fassadenschutz und Fassadensanierung 1. Der konstruktive Bautenschutz (Wasserführung) hat

immer Vorrang vor dem technologischen Bautenschutz (Beschichtungen, Imprägnierungen).

2. Es ist im Fassadenbereich immer eine möglichst

kleine kapillare Wasseraufnahme anzustreben (w 0). 3. Die kapillare Wasseraufnahme der im

Fassadenbereiche vorhandenen unterschiedlichen Baustoffe (Fugen, Mauersteine, Putze, Anstriche usw.) sollte möglichst klein sein und ist durch technologische Maßnahmen gegebenenfalls anzugleichen.

4. Bei aufeinander folgenden Schichten muss der w –

Wert nach außen abnehmen (z. B. w ANSTRICH < w PUTZ). 5. Es ist im Fassadenbereich immer eine möglichst

hohe Diffusionsfähigkeit (Trocknungsfähigkeit) anzustreben (sd 0). 6. Bei aufeinander folgenden Schichten muss der sd –

Wert nach außen abnehmen (z. B. sd ANSTRICH < sd PUTZ). 7. Für Fassadenschutzmaßnahmen ist eine

Abstimmung der


w – Werte und der sd – Werte nach der Fassadenschutztheorie von Künzel anzustreben.

Das bedeutet:

I. w ≤ 0,5 kg/m²h0,5

II. sd ≤ 2,0 m

III. w · sd ≤ 0,1 kg/m h0,5

und damit wird ein Wasserhaushalt auf niedrigem Niveau eingestellt.

8. Das Festigkeitsprofil der vorhandenen verschiedenen Baustoffe muss so beschaffen sein, dass ein Gefälle nach außen entsteht.

(z. B. ßd Unterputz > ßd Oberputz > ßd Anstrich)

und bei Sichtmauerwerk ein Gefälle zwischen Mauerstein und Fuge (ßd Stein > ßd Fuge).

9. Die Elastizitätsmodule (E-Module) müssen sich analog den Festigkeitswerten verhalten.

10. Einschlägige Grundsätze sind zu beachten, z. B.:

- Verwendung frostbeständiger Baustoffe - Beachtung des Regenfaktors (Zunahme der

Schlagregenbelastung vom EG zum 5. OG um den Faktor 12-20)

- Gips darf nie in feuchtebelasteten Bereichen verwendet werden

- Vermeidung des Einsatzes salzbildender Baustoffe (z.B. saure oder alkalische Reiniger, alkalische Injektionsmittel, alkalische Beschichtungen)


Wasserdampfdurchlässigkeit r. F. 50%

H2O

r. F. ~ 100%

Bestimmung der Gewichtsabnahme über 72 h

WDDU [kg/m²h] Umrechnung auf eine Luftschicht mit vergleichbarem Diffusionswiderstand

sd – Wert [m] H2O


Maximaler Feuchtigkeitsgehalt der Luft in Abhängigkeit von der Temperatur

0 10 20 30

30

20

10

17,29 g/m³

P = 50% rel. Luftfeuchte

L u f t t e m p e r a t u r °C

Feuchtegehalt der

Luft g/m³

Taupunktslinie 100% rel. LF


Tabelle 1: Taupunkttemperaturen in °C und Wasserdampfgehalt g/m³

50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

+ 30 18,5 19,9 21,2 22,8 24,2 25,3 26,4 27,5 28,5 29,2 30,0+ 26 14,9 16,2 17,6 18,9 19,8 21,1 22,3 23,5 24,2 25,2 26,0+ 24 13,0 14,4 15,8 17,0 18,2 19,3 20,3 21,2 22,2 23,1 24,0+ 22 11,1 12,5 13,9 15,2 16,3 17,4 18,4 19,4 20,3 21,2 22,0+ 20 9,3 10,7 12,0 13,2 14,3 15,4 16,5 17,4 18,3 19,2 20,0+ 18 7,4 8,8 10,1 11,3 12,4 13,5 14,5 15,4 16,3 17,2 18,0+ 16 5,6 7,0 8,2 9,4 10,5 11,5 12,5 13,4 14,3 15,2 16,0+ 14 3,8 5,1 6,4 7,5 8,6 9,6 10,6 11,5 12,4 13,2 14,0+ 12 1,9 3,2 4,3 5,5 6,6 7,6 8,5 9,5 10,3 11,2 12,0+ 10 0,1 1,4 2,6 3,7 4,8 5,8 6,7 7,6 8,4 9,2 10,0+ 8 0,7 1,8 2,9 3,9 4,8 5,6 6,4 7,2 8,0+ 6 0,9 1,9 2,8 3,6 4,4 5,2 6,0+ 4 0,8 1,6 2,4 3,2 4,0+ 2 0,6 1,3 2,0

+/- 0

ts = Taupunkt in °C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit vonHöchster Feuchtigkeits-gehalt

(g/m³)

Wärmestand der Luft (°C)

7,266,365,564,48

12,0610,669,48,27

30,424,421,819,4

17,2915,3613,63

2

-1,6 -0,4-3,2 -2,1 -1,0 -0,1-4,8 -3,7 -2,7 -1,8 -0,9 -0,1-6,5 -5,3 -4,3 -0,3 -2,5 -1,6 -0,8 -0,1-8,1 -6,6 -5,6 -4,7 -3,8 -3,1 -2,3 -1,6 -0,9 -0,3 +/-0


Wärmebrücken (nicht Kältebrücken) sind Wandbereiche mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit Beispiele: Baustoffwechsel (Fuge/Stein) Fenster- und Heizkörpernischen Gebäudeecken Feuchtebereiche

Geometrische Wärmebrücken Beispiel: Gebäudeecken

F 2

In der Gebäudeecke sinkt die Wandtemperatur (WT) drastisch ab. Abhängig von: - Wandquerschnitt - Wärmeleitfähigkeit - Außentemperatur - Feuchtegehalt

F 1

F 2

WT ~ 18°C F 1

WT << 18°C

RT ~ 20°C

WT ~ 18°C


Feuchtigkeitsgehalt

Wär

med

urch

lass

– W

ider

stan

d (1

m² g

rd/k

cal)


Wasserdampfdiffusion

Definition:

Unter Diffusion versteht man den Ausgleich unterschiedlicher Konzentrationen Beispiel für Wasserdampfdiffusion Außenseite Innenseite

T= - 5°C, r. F. = 80% T= 20°C, r. F. = 50% abs. F. = 2,60 g/m³ abs. F. = 8,65 g/m³

Diffusionsstrom

Wird der Diffusionsstrom durch eine dichte Beschichtung

gebremst, kann Wasser an der Beschichtung als

Kondensat ausfallen und Schäden (z. B. Frostschäden)

bewirken.


20

15

10

ehal

t in

M.-%

5

Was

serg

0 20 40 60 80 100 relative Luftfeuchte in %


Salze sind häufig hygroskopisch und können den Feuchtigkeitsgehalt in Baustoffen stark verändern

Hygroskopizität = „wasserziehend“

Sulfate Chloride Nitrate Zunahme der Hygroskopizität Veränderung der Sorptionsfeuchte eines Putzes durch Nitratversalzung (ca. 0.3 – 0,5 M.-%)

WA [M%] 10

8

6

4

Sani

erun

gssp

ielra

um

2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 relative Luftfeuchtigkeit %

mit Salz (z. B. Nitrat)

ohne Salz


Die wichtigsten Bauschäden oder in principio erat aqua

• Durch Wasseraufnahme - Frostschäden - hygrisches Quellen und Schwinden - Reduktion der Wärmedämmung - Bewuchs mit Mikroorganismen

• Durch Wasseraufnahme und durch

Aufnahme von Schadstoffen, die in Wasser gelöst sind

(Schadstoffe sind lösliche Salze und Gase) - Kristallisationsschäden - Hydrationsschäden - Erhöhung der Gleichgewichtsfeuchte durch Hygroskopizität - Korrosion der Bewehrung im Stahlbeton, z. B. durch Chloridionen - Frosttausalzschäden - chemische Umwandlung von Bindemitteln, lösliche Salze (z. B. Kalk in Gips)

• Durch Aufnahme gasförmiger Schadstoffe - Carbonatisierung bei Stahlbeton durch CO2


Bedeutung des Wasserhaushalts für den Fassaden- und Bautenschutz Wasserhaushalt: Unter dem Wasserhaushalt versteht man den sich im Zeitmittel einstellenden Feuchtegehalt, der durch die Gesamtwasseraufnahme und Gesamtwasserabgabe bestimmt wird. Forderung: Der absolute Wert für den Wasserhaushalt soll möglichst klein und stabil sein. Für den Fassadenschutz heißt dies:

- geringe kapillare Wasseraufnahme (w 0) - geringer Diffusionswiderstand und hoher

Verdunstungsgrad (sd 0)


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

WH = hoch

WH = mittel

WH = niedrig

Zeit


Porenvolumen und scheinbares Porenvolumen Porenvolumen: Es ist das Volumen aller Poren in einem Baustoff. Die Angabe erfolgt in V.-% In der Bauphysik wird das Porenvolumen auch als die Sättigungsfeuchte s angegeben. s m³/m³ = Füllung aller Poren mit Wasser nur unter Druck möglich Beispiel: Vollziegel (d = 1750 kg/m³) s = 0,29 m³/m³ Porenbeton (d = 630 kg/m³ ) s = 0,72 m³/m³ Multipliziert man s mit 100, erhält man direkt das Porenvolumen (PV) in %. Vollziegel: PV = 0,29 m³/m³ · 100 = 29 V.-% Porenbeton: PV = 0,72 m³/m³ · 100 = 72 V.-%


Scheinbares Porenvolumen Es ist das Volumen aller sich freiwillig (ohne Druck) füllender Poren (Kapillaren). Die Angabe erfolgt in V.-%. In der Bauphysik wird das scheinbare Porenvolumen auch als Wasserkapazität k angegeben. k m³/m³ = Füllung aller kapillar zugänglichen Poren mit

Wasser (freiwillige Füllung ohne Druck) Beispiel: Vollziegel (d = 1750 kg/m³) k = 0,19 m³/m³ Porenbeton (d = 630 kg/m³ ) k = 0,28 m³/m³ Multipliziert man k mit 100, erhält man direkt das scheinbare Porenvolumen (s-PV) in %. Vollziegel: s-PV = 0,19 m³/m³ · 100 = 19 V.-% Porenbeton: s-PV = 0,28 m³/m³ · 100 = 28 V.-%


Beziehung zwischen dem Porenvolumen und dem scheinbaren Porenvolumen Porenvolumen (PV) = Gesamtvolumen aller Poren scheinbares Porenvolumen (s-PV) = Volumen aller Kapillarporen

Differenz zwischen PV und s-PV =

Porenvolumen, das unter Druck zugänglich ist.

Beispiel: Vollziegel (d = 1750 kg/m³) s = 0,29 m³/m³ ≡ PV 29 V.-% k = 0,19 m³/m³ ≡ s-PV 19 V.-% s - k = 0,10 m³/m³ = 10 V.-% Das bedeutet: 10 V.-% dieses Baustoffs sind unter Druck zugänglich, auch wenn alle Kapillarporen mit Wasser gefüllt sind.


Bestimmung von Wasserkapazität k und Sättigungsfeuchte s Wasserkapazität k - Bestimmung der Masse der Probe im trockenen

Zustand. Trocknung durch Darren bei 105°C bis zur Massekonstanz (M1 = 100g)

- Auflegen der Probe auf einen nassen Schwamm oder

ein Wasserbad und Bestimmung der Masse nach kapillarer Sättigung (M2 = 110g)

- Bestimmung der Differenz als Maß der kapillaren

Wasseraufnahme (M2 – M1 = 110g – 100g = 10g ≡ 10 M.-%)

- Bestimmung der Dichte des Baustoffes (d= 2,0 g/cm³) - Umrechnung von M.-% in V.-%

(M.-%· d = V.-%; 10 M.-% · 2,0 = 20 V.-% ≡ scheinbares Porenvolumen s-PV)

- Umrechnung von s-PV in Wasserkapazität k (20 %V = 0,2 m³/m³ = k)


Sättigungsfeuchte s - Bestimmung der Masse einer Baustoffprobe im trocknen

Zustand (M1 = 100g) - Bestimmung der Wasseraufnahme unter Druck durch Koch-

oder Vakuumtest (M3 = 120g) - Bestimmung der Differenz als Maß der gesamten

Wasseraufnahme (M3 – M1 = 120g – 100g = 20g ≡ 20 M.-%) - Bestimmung der Dichte des Baustoffs (d= 2,0 g/cm³) - Umrechnung von M.-% in V.-%

(M.-% · d = V.-%; 20 M.-% · 2,0 = 40 V.-% ≡ Porenvolumen (PV)

- Umrechnung von PV in Sättigungsfeuchte s (40 V.-% = 0,4 m³/m³ = s)


Angabe des Feuchtegehalts und der Wasseraufnahme in M.-% oder V.-% Die Angabe von Wasseraufnahme und Feuchtegehalt in M.-% ist oft irreführend. Beispiel: Eine Ziegelprobe und eine Porenbetonprobe haben den gleichen Feuchtegehalt und zwar 10 M.-%. Man sollte also meinen, der Feuchtegehalt ist gleich groß und damit vergleichbar. Rechnen wir in Volumenprozent um, wird der Irrtum offensichtlich. Ziegel: d = 2000 kg/m³ = 2,0 g/cm³ 10 M.-% · 2,0 = 20 V.-% Der Ziegel enthält also 20 V.-% Wasser, das bedeutet 200l pro m³. Porenbeton: d = 600 kg/m³ = 0,6 g/cm³ 10 M.-% · 0,6 = 6 V.-% Der Porenbeton enthält also 6 V.-% Wasser, das bedeutet 60l pro m³. Man sollte deshalb wegen der besseren Vergleichbarkeit Feuchtegehalt und Wasseraufnahme immer in Volumenprozent angeben.


Porensystem

A = durchgehende Pore

B = Luftporen

C = Kapillarpore als Verbindung für Luftporen

D = geschlossene Pore

E = Sackpore

F = Flaschenhalspore

G = Verbindung


Definitionen zur Luftfeuchtigkeit Absolute Luftfeuchtigkeit g/m³ Sättigungsfeuchte g/m³ absolute Luftfeuchtigkeit g/m³ Relative Luftfeuchtigkeit % = ·100 Sättigungsfeuchte g/m³

Da die Sättigungsfeuchte von der Temperatur abhängig ist, ist auch die relative Luftfeuchtigkeit temperaturabhängig


Luftfeuchtigkeit

1. Die Luft enthält immer eine gewisse Menge Wasserdampf (absolute Luftfeuchtigkeit g/m³)

2. Dabei ist die Menge Wasserdampf, die

maximal von der Luft aufgenommen werden kann von der Temperatur abhängig

3. Der Sättigungswert steigt also mit der

Temperatur. Er entspricht dem max. Feuchtigkeitsgehalt der Luft in g/m³

4. Relative Luftfeuchtigkeit abs. Luftfeuchtigkeit g/m³ rel. LF % = ·100 Sättigungsfeuchte g/m³ In Wohnräumen liegen die Werte für die relative Luftfeuchtigkeit im Winter zwischen 30 und 70%, je nach Beheizung. Im Sommer entspricht die relative Luftfeuchtigkeit in Innenräumen weitgehend dem Außenklima.


Einteilung der Poren

Größe r

Mikroporen < 10 -7 m Keine kapillare Leitfähigkeit

z. B. durch Wasserdampf befüllbar

Kapillarporen > 10 -7 m Kapillare Leitfähigkeit

Makroporen > 10 -4 m Keine kapillare Leitfähigkeit, kapillar brechend

z. B. durch Druckanwendung befüllbar

1 µm = 10 -6 m 1 nm = 10 -9 m


Wasseraufnahmemechanismen und Porengröße

Mikroporen

Gelporen

Kapillarkondensation

Kondensation

Kapillarporen

Kapillarität

Kondensation

Makroporen

Luftporen

Sickerwasser

Wasseraufnahme

unter Druck

Kondensation

10-2

10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-9

Porenradius

wasseraufnahme von baustoffen - kbb-weber.de · pdf filewasseraufnahme von baustoffen....

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