Epsomit: Unterschied zwischen den Versionen
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Die Bildung von Magnesiumsulfaten an Denkmalen setzt das Vorhandensein löslicher Magnesiumverbindungen, bzw. von Magnesiumionen voraus. An historischen Bauten können unterschiedliche Materialien Verwendung finden, in denen Magnesiumverbindungen enthalten sind. Einige Beispiele seien nachfolgend aufgeführt:<br> | Die Bildung von Magnesiumsulfaten an Denkmalen setzt das Vorhandensein löslicher Magnesiumverbindungen, bzw. von Magnesiumionen voraus. An historischen Bauten können unterschiedliche Materialien Verwendung finden, in denen Magnesiumverbindungen enthalten sind. Einige Beispiele seien nachfolgend aufgeführt:<br> | ||
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Als weitere Quelle einer möglichen Magnesiumsulfatbildung ist Streusalz anzuführen, welches oft einen geringen Anteil des leichtlöslichen MgCl2 enthält. Weiterhin kann eine Magnesiumzufuhr durch stete Bodenauslaugung bei aufsteigender Feuchte erfolgen. | Als weitere Quelle einer möglichen Magnesiumsulfatbildung ist Streusalz anzuführen, welches oft einen geringen Anteil des leichtlöslichen MgCl2 enthält. Weiterhin kann eine Magnesiumzufuhr durch stete Bodenauslaugung bei aufsteigender Feuchte erfolgen. | ||
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Version vom 10. September 2009, 10:28 Uhr
Autoren: Hans-Jürgen Schwarz , Nils Mainusch, NN....
Abstract[Bearbeiten]
Einleitung[Bearbeiten]
Allgemeines[Bearbeiten]
Vorkommen von Halit[Bearbeiten]
Als natürliches Mineral wurde Epsomit im Jahr 1695 erstmalig aus den Mineralwässern des Ortes Epsom (bei London) gewonnen, woher die mineralogische Namensgebung rührt. Ebenso wie Kieserit (Magnesiumsulfatmonohydrat) treten Einzelkristalle in der Natur selten auf. Beide Magnesiumsalze wie auch weitere Hydratstufen werden in alpinen Lagerstätten abgebaut und erscheinen zusammen mit Sylvin und Steinsalz in Norddeutschland und in den Abraumsalzen des Staßfurter Gebietes (bei Magdeburg).
Angaben zu Herkunft und Bildung von Epsomit an Baudenkmalen[Bearbeiten]
Die Bildung von Magnesiumsulfaten an Denkmalen setzt das Vorhandensein löslicher Magnesiumverbindungen, bzw. von Magnesiumionen voraus. An historischen Bauten können unterschiedliche Materialien Verwendung finden, in denen Magnesiumverbindungen enthalten sind. Einige Beispiele seien nachfolgend aufgeführt:
- Verwendung von Kalk mit dolomitischem Anteil: Dolomit ist ein Doppelsalz der Zusammensetzung CaMg(CO3)2. Wird dolomithaltiger Kalk gebrannt, gelöscht und als Mörtelmischung verwendet, liegt nach dem Prozeß der Carbonatisierung sowohl CaCO3 wie auch MgCO3·xH20 vor (beispielsweise in Form von Nesquehonit, also mit drei Kristallwassermolekülen in der Form MgCO3·3H20). Die Wasserlöslichkeit von MgCO3·3H20 liegt mit ca. 1,76 g/l deutlich über den Löslichkeiten von Calcit (0,014 g/l) und Dolomit (0,078 g/l). Durch Feuchteeinwirkung gelöste Magnesiumionen können mit entsprechenden Anionen verschiedene Magnesiumsalze bilden. Die Bildung von Magnesiumsulfat kann forciert erfolgen, wenn in Verbindung mit dolomithaltigem Verputz Stuckgips oder Gipsputz am Objekt verwendet wurde und somit Sulfat im Überschuß vorliegt.
- Verwendung von Magnesiabinder: Magnesiabinder besteht im wesentlichen aus MgO und MgCl2 oder Magnesiumsulfat. Das ausreagierte und verfestigte Bindemittel kann stark hygroskopische Magnesiumsalze enthalten, welche zu Magnesiumsulfat umgebildet werden können.
- Verwendung von Zement: Nach DIN 1164 ist in Zementen eine Höchstgehalt an MgO von 5 M.% zugelassen. Außer der Möglichkeit bei zeitverzögert verlaufendem Ablöschen durch sogenanntes „Magnesiatreiben“ Schäden zu verursachen, können theoretisch Magnesiumionen freigesetzt werden und zur Bildung von Magnesiumsulfat führen.
Als weitere Quelle einer möglichen Magnesiumsulfatbildung ist Streusalz anzuführen, welches oft einen geringen Anteil des leichtlöslichen MgCl2 enthält. Weiterhin kann eine Magnesiumzufuhr durch stete Bodenauslaugung bei aufsteigender Feuchte erfolgen.
Angaben zum Schadenspotential und zur Verwitterungsaktivität von Epsomit[Bearbeiten]
Lösungsverhalten[Bearbeiten]
Alle oben beschriebenen Magnesiumsulfathydratformen zählen mit einer Löslichkeit von deutlich über 100 g/l (bei 20°C) zur Gruppe der leichtlöslichen Salze. Damit ist im Prinzip eine große Mobilität des Salzes und eine häufige Verschiebung der Anreicherungszonen im Materialgefüge verbunden. Mit dem Temperatureinfluß auf die Löslichkeit kann die Gefahr eines Ausfallens gelöster Salze bei raschem Temperaturabfall verbunden sein.
Diagramm 4 – Darstellung der temperaturabhängigen Veränderung der Löslichkeit von Epsomit im Vergleich
mit anderen Salzphasen [nach Stark/Stürmer 1993].
(vgl.Tabelle Hygroskopizität der Salze und Gleichgewichtsfeuchte)
Hygroskopizität[Bearbeiten]
Die geringe Hygroskopizität des Reinsalzes Epsomit, die in dem hohen Wert der Gleichgewichtsfeuchte im Bereich 88-90 % r.F. deutlich wird, kann nicht isoliert betrachtet werden. In Mischsystemen, d.h. unter dem Einfluß von Fremdionen, liegt der Sorptionspunkt tiefer (siehe Tab.15). Die Möglichkeit der hygroskopischen Feuchteaufnahme mit den damit verbundenen Problematiken ist trotz des hohen Deliqueszenzpunktes durchaus gegeben.
| 10°C | 20°C | 25°C | 30°C |
| 86,9% r.F. | 90,1% r.F. | 88,3% r.F. | 88,0% r.F. |
Tabelle 1 - Deliqueszenzpunkte in Abhängigkeit zur Temperatur[nach Arnold/Zehnder 1991].
| RF % | Ca(NO3)2 | KNO3 |
| MgSO4 xH2O | 67 (21°C) | 78(21°C) |
Tabelle 2 - Gleichgewichtsfeuchte im Salzgemisch (Mischungsverhältnis: Gesättigte Lsg. A/ gesättigte Lsg. B =1:1) [nach Vogt/Goretzki 1993].
Kristallisationsdruck[Bearbeiten]
Bei der Kristallisation aus wässeriger Lösung läßt sich für Halit ein Kristallisationsdruck von 55,4-65,4 N/mm2 angeben (zum Vergleich die berechneten Angaben der Werteskala anderer bauschädlichen Salze: 7,2-65,4 N/mm2). Zu berücksichtigen sind hierbei die vorliegenden Temperatur- und Konzentrationsverhältnisse, so daß die Zahlenwerte nur einen Hinweis auf ein reelles Schadenspotential in puncto Kristallisationsdruck des Salzes geben können.Im Vergleich zu anderen Salzphasen ist der Kristallisationsdruck extrem hoch [nach Winkler, 1975].
Hydratationsverhalten[Bearbeiten]
Unter normalen Bedingungen existiert nur die hydratwasserfreie Form des Salzes. Lediglich beim Ausfall aus einer gesättigten, wässerigen Natriumchloridlösung und einer Temperatur von unter 0,15 °C bildet sich als Bodensatz das Dihydrat [Gmelin].
Hydratationsdruck[Bearbeiten]
Umwandlungsreaktionen[Bearbeiten]
Analytischer Nachweis[Bearbeiten]
Mikrochemie[Bearbeiten]
Laboruntersuchung:
Mikroskopie[Bearbeiten]
Brechungsindizes von Calcit: nD = 1,544
Kristallklasse: kubisch
Natriumchlorid zählt wie Kaliumchlorid zu den wenigen bauschädlichen Salzen des kubischen Kristallsystems. Der Kristall zeigt aufgrund seines isotropen inneren Aufbaus keine Eigenschaften der Doppelbrechung.
Natriumchloridkristalle sind mit großer Zuverlässigkeit anhand morphologischer Merkmale zu identifizieren. Einzelpartikel sind zumeist in Rechteck- oder in Würfelform ausgebildet und weisen somit deutlich rechte Winkel im Kristallbau auf.
Polarisationsmikroskopische Untersuchung:
Die Zuweisung des Brechungsindex erfolt entsprechend der Immersionsmethode in Standart- Immersionsöl mit einem Brechungsindex nD =1,518. Halitkristalle weisen in jeder möglichen Stellung die gleiche optische Dichte auf, wodurch es bei der Durchstrahlung von linear polarisiertem Licht zu keiner Geschwindigkeitsveränderung und Umorientierung der Lichtwellen kommt. Bei der Betrachtung mit gekreuzten Polarisatoren sind die Kristalle somit nicht erkennbar, sie verbleiben (richtungsunabhängig) ausgelöscht.
Verwechslungsmöglichkeiten:
Die Gruppe der isotropen bauschädlichen Salze beschränkt sich auf Halit, Sylvin und Fluorit; alle diese Phasen können problemlos voneinander unterschieden werden.
| Salzphase | Unterscheidungsmerkmale zu Calcit |
| Sylvin, KCl | Brechungsindex unter 1,518. |
| Fluorit, CaF2 | Brechungsindex unter 1,518, kaum wasserlöslich. |
Photometrie[Bearbeiten]
Röntgendiffraktometrie[Bearbeiten]
Ionenchromatographie[Bearbeiten]
DTA/TG[Bearbeiten]
IR-Spektroskopie[Bearbeiten]
Umgang mit Epsomitschäden[Bearbeiten]
Salze und Salzschäden im Bild[Bearbeiten]
Am Objekt[Bearbeiten]
Unter dem Polarisationsmikrokop[Bearbeiten]
Unter dem Rasterelektronenmikroskop[Bearbeiten]
Weblinks[Bearbeiten]
http://webmineral.com/data/Halite.shtml
http://www.mindat.org/min-1804.html
http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/MineralData?mineral=Halit
Literatur[Bearbeiten]
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