Salze in Baumaterialien

Autoren:Hans-Jürgen Schwarz
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Abstract

Die Baumaterialien sind oft die Hauptquelle für salzbildenden Ionen an den Objekten. Sie treten dort je nach Herkunft, Lagerung, bei Ziegel auch nach Rohstoffen und Brennatmosphäre etc. in unterschiedlicher Menge auf.

Natursteine

Der Gehalt an wasserlöslichen Anteilen im Naturstein ist bisher wenig untersucht. Im Allgemeinen dürften die Gehalte jedoch nur bei den von der Verwitterung betroffen oder durch die Verwitterung entstandenen Gesteinsarten erwähnenswert sein, dies gilt insbesondere für die Sandsteine.

Gehalte an salzbildenden Ionen in Berner Sandsteinvarietäten (nach [Blaeuer:1987]Titel: Verwitterung der Berner Sandsteine
Autor / Verfasser: Bläuer, Christine
) Angaben in [mg/kg]

Varietät\ Ion	Cl-	NO3-	SO42-	Na+	K+	Ca2+	Mg2+
1.	13	5	85	40	68	536	84
2.	12	2	46	33	94	492	137
3.	7	1	9	26	70	410	86
4.	9	1	8	30	73	504	85
5.	8		11	16	40	384	130

Ziegel

Je nach eingesetztem Rohstoff können Ziegel einen mehr oder weniger hohen Gehalt an salzbildenden Ionen enthalten. Darüber hinaus spielt sicher auch die Brennweise der Ziegel eine Rolle, wobei der heutige Brand mit Erdgas wohl zu kaum einer Belastung führen wird. Insgesamt gesehen liegt die Belastung deutlich höher als bei Naturstein.
Einen Hinweis auf die Salzbelastung von Ziegeln geben die häufig zu beobachtenden weißen Schleier bei der Ziegelverblendung von Fassaden, die kurz nach dem Aufmauern auftreten und z. T. bald wieder verschwinden.

Eine Salzbelastung der Ziegel tritt allerdings auch häufig während des Vermauerns auf. Einerseits geschieht dies durch das Einziehen der Mörtelfeuchtigkeit in den Ziegel, andererseits kann ein Schleier durch das Verfugen, insbesondere durch das Einschlämmen, verursacht werden. Oft wird dieser Schleier später durch den Einsatz von Säure entfernt.

Mörtel/Putze

Zementmörtel

Zemente können bis zu 1% lösliche Alkalien enthalten. Diese Alkalien sind als Salzbildner neben den Zementphasen, die oft zu einer erhöhten Festigkeit beitragen, das Gefährliche beim Einsatz von Zement in der Restaurierung. Selbst alkaliarme Zemente dürfen noch bis zu 0.5% lösliche Alkalien enthalten (siehe Tabelle).

Die Zusammensetzung der Normenzemente nach DIN 1164 (Angaben in Masse %)([Knoblauch.etal:1992]Titel: Bauchemie
Autor / Verfasser: Knoblauch, Harald; Schneider, Ulrich
)

Zementart	PZ-Klinker	Hüttensand bzw. Ölschieferabbrand + CaSO4	Traß bzw- Lava + CaSO4	Max. SO3-Gehalt bei einer spez. Oberfläche von
	Masse %	Masse %	Masse %	200-4000 [cm²/g]	> 4000 [cm²/g]
PZ	100 incl. CaSO4	-	-	3,5	4,0
EPZ	65	35	-	3,5	4,0
HOZ	15-64	36-70 70-80	- -	4,0 4,5
TrZ	60-80	-	40-20	3,5	4,0
PÖZ	65-90	35-10	-	3,5	4,0

PÖZ	- Portland-Ölschiefer-Zement
PZ	- Portlandzement
EPZ	- Eisenportlandzement
TrZ	- Trasszement
HOZ	- Hochofenzement

Grenzwerte für die Zusammensetzung von Zementen mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt (NA - Zemente) ([Knoblauch.etal:1992]Titel: Bauchemie
Autor / Verfasser: Knoblauch, Harald; Schneider, Ulrich
)

	Gesamtalkaligehalt in  % (Na2O-Äquivalent)	Hüttensand in M %
PZ	≤ 0,60	-
HOZ	≤ 1,10	≥ 50
HOZ	(≤ 2,00)	≥ 65

So kann 1 Gramm Na₂O zu ca. 4.6 Gramm Natron oder 5.2 Gramm Mirabilit führen. Wenn man bedenkt, welche Mengen an Zement vor allem an statisch gefährdeten Bauwerken eingesetzt wurden (Königslutter - über 20.000 kg Zement), kann man sich das Potential an salzbildenden Ionen gut vorstellen. In Anbetracht der meist mit zugeführten Wassermenge sind die Folgeschäden durch Salzausblühungen leicht zu erklären.

Kalkmörtel

Kalkmörtel können je nach Region einen unterschiedlichen hohen Anteil an Magnesium aufweisen. Diese dolomitischen Mörtel reagieren mit Sulfat unter Bildung von Magnesiumsulfaten (vereinfachte Gleichung):

CaMg(CO₃)₂+ SO₄^2- → CaCO₃ + MgSO₄ aq + CO₃^2-

Sumpfkalk ist weitgehend frei von salzbildenden Ionen (evtl. bis auf Mg)

Magnesiabinder

Magnesiabinder (Sorelzement) besteht aus MgO und MgCl₂ (oder auch Magensiumsulfat) im Massenverhältnis von 2.0-3.5 : 1, zuzüglich Wasser. Das wasserlösliche Salz wirkt als Anreger und bildet mit dem entstehenden Magnesiumhydroxid im Verlauf von einigen Stunden Erhärtungsprodukte der ungefähren Zusammensetzung

MgCl₂ 5Mg(OH)₂ • 8H₂O bzw.

MgCl₂ • 3Mg(OH)₂ • 8H₂O

und MgCl₂ • 2MgCO₃•Mg(OH)₂.

Das Endprodukt kann daneben noch MgO, Mg(OH)₂ und MgCl₂ aq enthalten. Diese Magnesiumsalze sind z. T. selbst stark hygroskopisch oder können zu weiteren Schadsalzen, insbesondere Sulfaten, führen.

Literatur

[Blaeuer:1987]	Bläuer, Christine (1987): Verwitterung der Berner Sandsteine., Universität Bern, Webadresse
[Knoblauch.etal:1992]	Knoblauch, Harald; Schneider, Ulrich (1992): Bauchemie, Werner Verlag