Make-up für die Pore

Hintergründe und Ursachen für mangelhafte Sanierungen

Einleitend soll darauf hingewiesen werden, dass die Hypothesen zum Wirkungsmechanismus und zur Funktion der Sanierputze durch die umfangreichen Praxiserfahrungen prinzipiell bestätigt sind. Experten gehen davon aus, dass mittlerweile über 200 Mio. m² Fassaden-, Sockel- oder Kellerflächen mit Sanierputzsystemen beschichtet wurden.

Salzkrusten, Feuchteschäden und Putzabsprengungen

Schadensfälle an oder durch Sanierputze sind im Vergleich mit anderen Putzsystemen verschwindend gering. Und diese Feststellung gilt für erschwerte Anwendungsbedingungen, denn Sanierputze werden auf feuchte- und/oder salzbelasteten Untergründen, auf Untergründen mit oder ohne Risse, auf Mischmauerwerk, im Spritzwasserbereich und den damit verbundenen Belastungen für das Putzgefüge aufgetragen. Und sind in der Praxis einmal Schäden an Sanierputzen aufgetreten, liegen die Ursachen zu über 90% nicht im Produkt selbst, sondern sind auf Faktoren wie z. B. falsche Einschätzung der Salzbelastung, fehlende oder unzureichende Untergrundvorbereitung, mangelhafte Verarbeitung und/oder das Unterschreiten der Mindestschichtdicke und/ oder der Stand- und Trocknungszeiten zurück zu führen. In diesem Beitrag geht es um genau diese Faktoren, die dazu führen können, dass Sanierputze selbst bei einer vergleichsweise geringen Feuchte- und/oder Salzbelastungen relativ schnell gesättigt sind und Salzausblühungen auf der Oberfläche aufweisen.

Sanieren oder kaschieren?

Was macht einen Sanierputz aus?

Der Begriff Sanierputz ist nicht geschützt und wird deshalb auch gerne für „andere“ Putze im Sanierungsbereich verwendet. Dennoch haben sich am Markt unter dem Begriff Sanierputz porenhydrophobe Werktrockenmörtel durchgesetzt, die über eine erhöhte Wasserdampfdiffusion bei gleichzeitig reduzierter kapillarer Leitfähigkeit und eine spezielle Porengeometrie und -verteilung verfügen. Durch dieses Zusammenwirken findet eine Verlagerung der Verdunstungszone von der Bauteiloberfläche in die Putzschicht statt, so dass einwandernde Salze im Putzgefüge (Porenraum) auskristallisieren können. Eine hohe Wasserdampfdurchlässigkeit begünstigt die Austrocknung des feuchten Mauerwerks. Allerdings findet keine aktive Entfeuchtung statt, wie dies gelegentlich suggeriert wird.

Was gehört zum Sanierputzsystem?

Zum Sanierputzsystem gehören der Spritzbewurf, Porengrundputz, Sanierputz sowie die Schlussbeschichtung. In Abhängigkeit von den Untergrundunebenheiten und/oder vom Versalzungsgrad können der Spritzbewurf und/oder der Porengrundputz entfallen, wofür jedoch eine entsprechende Voruntersuchung durchgeführt werden muss und die ausdrückliche Zustimmung der Sievert Baustoffe erforderlich ist. Durch die Schlussbeschichtung dürfen die bauphysikalischen Eigenschaften des gesamten Sanierputzsystems, vor allem in Bezug auf die Wasserdampfdiffusionsfähigkeit, nicht beeinträchtigt werden.

Einsatzgebiete des Sanierputzsystems

Sanierputzsysteme werden als flankierende Maßnahme nach einer nachträglichen Horizontal- und/oder Vertikalabdichtung oder bei hygroskopisch bedingter Feuchte ausschließlich als Sanierungsmaßnahme verwendet. Genau darin liegt ein wesentliches Problem bei diesen Putzen. Allein der Name suggeriert dem weniger Sachkundigen, dass mit dem Putz ein Mauerwerk „saniert“ werden kann. Hinzu kommt, dass der Sanierputz, in der ausreichenden Schichtdicke aufgetragen und bei geringer oder durchschnittlicher Feuchte- und Salzbelastung durchaus in der Lage ist, über einen längeren Zeitraum (bis unter Umständen sogar über die gesamte Gewährleistung) an der Oberfläche schadensfrei zu bleiben. Infolgedessen werden Sanierputzsysteme häufig als „Kaschierputze“ eingesetzt, ohne die eigentliche Ursache zu beseitigen.

Abb. 1: Salz- und Feuchteschäden im Sockelbereich

Abb. 2: Putzabplatzungen im Sockel durch fehlende Entwässerung am Geländeanschluss

Notwendig oder sinnvoll?

Die richtige Sanierungsplanung

Liegen intensive Durchfeuchtungen, Salzausblühungen oder Abplatzungen vor, wird der Einsatz eines Sanierputzes in der Regel nicht in Frage gestellt. Aber wie verhält es sich, wenn die Durchfeuchtungen nur temporär und/oder punktuell auftreten oder sich die Ausblühungen in Grenzen halten und einfach abgefegt werden können? Ab welchem Schädigungsgrad ist ein Sanierputz sinnvoll oder notwendig? Und in welchen Schichtdicken muss dieser aufgebracht werden? Ein- oder zweilagig? Mit oder ohne Porengrundputz? Spielen Art und Konzentration der Salze eine Rolle? Diese oder ähnliche sind die häufigsten Fragen, mit denen sich der Sanierungsplaner oder ausführende Fachbetrieb auseinandersetzen muss.

Den Versalzungsgrad bestimmen

In den einschlägigen Regelwerken, allen voran im WTA-Merkblatt „Sanierputzsysteme“ wird der Versalzungsgrad in Abhängigkeit von der Art der Salze klassifiziert und als „gering“, „mittel“ oder „hoch“ eingestuft, wobei für die Einstufung der ermittelte höchste Gehalt an Salz-Ionen (unabhängig ob Chlorid, Nitrat oder Sulfat) maßgebend ist. Von der Einstufung des Versalzungsgrades des Untergrundes ist abhängig, welches Sanierputzsystem in wie viel Lagen, in wie viel Schichten und in welchen empfohlenen Schichtdicken zur Ausführung kommen sollte. Infolgedessen sind Voruntersuchungen des Feuchte- und Salzgehaltes im Mauerwerk für eine sach- und fachgerechte Planung und Ausführung unumgänglich. Auf den angemessenen Umfang einer notwendigen oder sinnvollen Bauwerksdiagnostik soll an dieser Stelle hingewiesen werden.

Abb. 3: Typische Salzränder und Putzschäden im Sockel

Abb. 4: Bauschädliche Salze zerstören die Putzschale

Die Kunst der Pore

Die Porenstruktur bestimmen

Zur Erfüllung der genannten Anforderungen und bedingt durch die Porenstruktur müssen Sanierputzsysteme relativ schnell chemisch erhärten und physikalisch trocknen. Alle Komponenten des Putzmörtels, insbesondere aber die Bindemittel, müssen eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Salzeinwirkung besitzen. Ein Putzmörtel, der einer hohen Salzbelastung und infolgedessen Kristallisationsdruck ausgesetzt ist, muss über eine Bindemittelmatrix mit einer hohen inneren Zugfestigkeit verfügen. Diese Eigenschaft kann nur über ein nadelig ausgeprägtes Gefüge sichergestellt werden, so dass nur zementäre Putze in Frage kommen.

Der Feuchtigkeitsfaktor

Sanierputze basieren letztendlich auf dem gleichen Wirkungsmechanismus, der ursprünglich zu Ausblühungen, Kristallisation und/oder Abplatzungen geführt hat. Durch Feuchtigkeit in einem Mauerwerk, z. B. kapillar aufsteigende Feuchtigkeit, werden gelöste Salze über den Mauerwerksquerschnitt bis an die Oberfläche transportiert, wo die Feuchtigkeit verdunstet. Die Salze kristallisieren aus und zerstören durch ihre Volumenzunahme entweder das Putzgefüge, die oberflächennahe Zone des Mauerwerkes oder die Fugen. In den Grenzflächen entsteht ein Kristallisationsdruck, der zu Abplatzungen führt. Dieser Vorgang findet in ähnlicher Weise statt, nachdem der Sanierputz auf das Mauerwerk aufgebracht wurde – nur mit einem entscheidenden Unterschied: die Feuchtigkeit verdunstet in einer definierten Zone der Sanierputzschicht, der Verdunstungs- bzw. Kristallisationszone. In diesem Bereich kristallisieren die Salze aus und lagern sich im Porenraum des Sanierputzgefüges ein. Das bedeutet, dass sich die „Schadensfront“ von der ursprünglichen Oberfläche in den Putz verlagert hat. Voraussetzungen hierfür sind ein hohes Gesamtporenvolumen, eine optimierte Porengeometrie und für die Anwendung günstige Porenradienverteilung sowie geeignete klimatische Bedingungen für die Ausbildung der Porenhydrophobie. Die letztgenannten Voraus-setzungen sind einer der wesentlichen Ursachen, wenn ein Sanierputz unerwartet schnell gesättigt ist. Daher wird auf diesen Punkt noch näher eingegangen.

Die Rolle des Gesamtporenvolumens

Die Festigkeit und der Dampfdiffusionswiderstand eines Sanierputzes werden im Wesentlichen über das Gesamtporenvolumen geregelt. Je höher das Porenvolumen ist, desto niedriger sind die Festigkeit und der Dampfdiffusionswiderstand. Das Gesamtporenvolumen der Sanierputze liegt zwischen 25 und 35 Vol.-%. Die Porenradienverteilung, also der Anteil an Mikro-, Kapillar- und Makroporen, ist für die kapillare Leitfähigkeit verantwortlich und bewirkt, dass vom Putz ein „Kapillarsog“ auf das Mauerwerk entsteht. Hinzu kommt die Porengeometrie, also der Anteil an geschlossenen, offenen und durchgehenden sowie Sackporen. Diese drei Kenngrößen bestimmen, ob, wie viel und in welcher Zeit Feuchtigkeit und in ihr gelöste Salze aus dem Untergrund/Mauerwerk in den Sanierputz transportiert werden. Die Kombination aus dem Gesamtporenvolumen und der Porenradienverteilung sowie der Grad der Hydrophobie bestimmen außerdem die Salzaufnahmerate, die Salzspeicherkapazität, die Resistenz gegenüber Salzausblühungen und den effektiven Feuchtedurchgang.

Wichtiger Faktor: die Salzaufnahmerate

Die Salzaufnahmerate gibt an, wie viel Salz in einem definierten Zeitraum vom Putz aufgenommen wird. Die Salzspeicherkapazität drückt dagegen aus, wie viel Salz maximal im Porenraum des Putzes aufgenommen werden kann, bevor eine Zerstörung der Putz- bzw. Bindemittelmatrix auftritt. Aus dem Vergleich der Zeit, in der die Oberfläche eines salzbelasteten Sanierputzes im Vergleich mit anderen salzbelasteten Putztypen frei von Ausblühungen bleibt, wird die Salzresistenz abgeleitet. Der effektive Feuchtedurchgang ist die Menge oder Summe an Feuchtigkeit, die pro Flächen- und Zeiteinheit sowohl in der Gasphase (Diffusion) als auch in der Flüssigphase (Kapillarität) durch den Sanierputz transportiert wird. Das Besondere an einem Sanierputz besteht darin, dass diese vier Kenngrößen in einem ausgewogenen Verhältnis zueinanderstehen.

Die Verdunstungs- oder Kristallisationszone, in der die Salze auskristallisieren und im Porenraum des Sanierputzgefüges eingelagert werden, sollte idealerweise in einem Bereich von ca. 3 bis 7 mm, vom Untergrund aus betrachtet, liegen. Damit die Salze in diesem Bereich auskristallisieren können, müssen auch die Kapillarporen, zumindest teilweise, hydrophob eingestellt und die Porenhydrophobie entsprechend ausgebildet sein. Dem entsprechend muss die physikalische Trocknung des Hydrophobierungsmittels in den Poren sichergestellt sein. Im WTA-Merkblatt wird dazu gefordert, dass sich die Porenhydrophobie in der Verdunstungszone von ≤ 5 mm innerhalb von 24 Stunden ausgebildet haben muss. Diese Vorgabe ist zwar wichtig und richtig, allerdings bedeutet ≤ theoretisch auch Null. Und dies darf auf keinen Fall passieren, damit Verdunstung und Salzkristallisation nicht in der Grenzfläche zwischen Untergrund (Mauerwerk) und Putzschicht (Sanierputz) stattfinden.

 

Abb. 5: Salzausblühungen im Bereich der Mauerwerksfugen

Klimatische Bedingungen

In jedem Fall bedeutet dies für die Praxis, dass sich z. B. in Kellerräumen mit hoher Luftfeuchtigkeit neben der chemischen Härtung des Bindemittels unbedingt auch die physikalische Trocknung zur Ausbildung der Porenhydrophobie einstellen muss. Hohe Luftfeuchten sind in Kellerräumen – insbesondere in den Sommermonaten – während und kurze Zeit nach der Verarbeitung der Sanierputze keine Seltenheit, denn zu der hohen Luftfeuchtigkeit („Sommerkondensation“) und der evtl. vorhandenen hohen Untergrundfeuchtigkeit (z. B. nach einer Injektion) gesellt sich die Feuchtigkeit aus dem Anmachwasser der Sanierputze hinzu. Deshalb kann es notwendig sein, während und vor allem nach dem Putzauftrag für eine ausreichende Lüftung zu sorgen, Entfeuchtungsgeräte oder Bautrockner in den Kellerräumen aufzustellen und/oder ggf. vorsichtig zu heizen. Die relative Luftfeuchtigkeit sollte in der Trocknungsphase einen Betrag von 65 % nicht überschreiten. Ansonsten bilden sich im Putz nicht die Eigenschaften eines Sanierputzes heraus. Der Sanierputz härtet zwar aus und erhält seine Festigkeit, aber eben nicht die für Auskristallisation notwendige Porenhydrophobie.

Wie kann aber eine Kristallisation der Salze im Putzgefüge stattfinden, wenn der Putz einerseits kapillar aktiv, andererseits aber hydrophob und nicht kapillar leitfähig ist? Wenn die Einlagerung der Salze primär im Porenraum eines Putzes stattfindet und dieser bei Sanierputzen > 25 Vol.-% ist, wieso sind für diese Anwendung Leicht- oder Wärmedämmputze ungeeignet, die zum Teil über einen Porenraum von 40 bis 50 Vol.-% verfügen? Wenn die Poren eines Sanierputzes mit Salzen gesättigt sind, treten in diesem Fall auch bei Sanierputzen Abplatzungen und Gefügezerstörungen auf?

Die Poren unter die Lupe genommen

Für die Beantwortung dieser Fragen sind wieder die Porenradienverteilung, die Porengeometrie und die Porenhydrophobie entscheidend. Feuchtigkeit in kapillarer Form dringt in den Sanierputz ein und wandert über die Kapillarporen, die im frischen Zustand noch keine Hydrophobie ausgebildet haben, bis zu den Makroporen, besser bekannt unter der Bezeichnung Luftporen. In den Luftporen hat sich in der Zwischenzeit eine Porenhydrophobie ausgebildet, unterstützt u. a. durch die freigesetzte Hydratationswärme bei der Zementhärtung. In Folge der wasserabweisenden Eigenschaften und der Nichtbenetzbarkeit der Luftporen aufgrund ihrer Größe findet im Übergangsbereich zwischen Kapillar- und Luftporen ein Wechsel von Kapillarität zu Diffusion, d. h. von einem Wassertransport in flüssiger Form zu einem Transport in gasförmigem Zustand statt. Die Salze kristallisieren aus und lagern sich in den Poren des Sanierputzes ab. Dieser Vorgang wird auch als Kapillarbrechung bezeichnet und wiederholt sich nun ständig.

Was läuft im Mauerwerk ab?

Aus dem Untergrund (Mauerwerk) dringt Feuchtigkeit in den Sanierputz ein und verteilt sich auf kapillarem Weg. Die gelösten Salze werden transportiert und kristallisieren in den Makroporen (Luftporen) aus. In Folge der Kapillarbrechung findet der Feuchtigkeitstransport nur noch auf dem Diffusionsweg statt. Mit der Zeit werden die Makroporen in der ersten Verdunstungszone mit Salzen gefüllt – die Poren sind gesättigt. Bei weiterer Durchfeuchtung und Einwanderung von Salzen wird die hydrophobierende Schicht überbrückt; es bildet sich die so genannte „Kapillarbrücke“ heraus. Aufgrund der Hygroskopizität füllt sich die Pore mit Wasser und/oder es wird die kapillare Feuchtigkeit über die mit den Salzen gesättigte Pore „weitergeleitet“. Die Kristallisation findet in diesem Bereich nicht mehr statt. Die Feuchtigkeit und die in ihr gelösten Salze werden über die Kapillarporen in die nächste Verdunstungs- und Kristallisationszone weitergeleitet, wo sich die Vorgänge der Kapillarbrechung, der Kristallisation der Salze sowie anschließend der Sättigung der Poren wiederholen. Mit der Zeit verlagert sich dadurch die „Versalzungsfont“ innerhalb der Putzschicht. Sie rückt vom Untergrund aus in Richtung der Putzoberfläche vor, bis der gesamte Sanierputz gesättigt ist, seine Funktion nicht mehr ausüben kann und ausgetauscht werden muss. Genau genommen ist somit auch ein Sanierputz eine Art Opferputz, auch wenn Aufgabe und Haltbarkeit nicht vergleichbar sind.

 

Haltbarkeit

Stellt sich an dieser Stelle die Frage, nach welcher Zeit ein Sanierputz mit Salzen gesättigt und ausgetauscht werden muss? Pauschal kann diese Frage nicht beantwortet werden, da die Einflussfaktoren auf die Haltbarkeit erhebliche Auswirkungen haben können und deshalb wenige Wochen (!) oder bis zu mehreren Jahrzehnten (!) bedeuten können. Hierzu gehört u. a. der Durchfeuchtungsgrad des Untergrundes. Weiterhin muss die Ursache weiterer Durchfeuchtung, z. B. durch kapillar aufsteigende Feuchtigkeit beseitigt worden sein. Außerdem spielen die Salzbelastung und die Art der Salze, der zur Verfügung stehende Porenraum (auch bei maschineller Verarbeitung), die Mindestschichtdicke, die Auftragsweise (z. B. ein- oder mehrlagig/-schichtig) sowie die physikalische Trocknung der Porenhydrophobie, die Geschwindigkeit der Salzeinwanderung und die Art und Diffusionsfähigkeit der Schlussbeschichtung eine wesentliche Rolle.

Der Trockenprozess

Da die Hydratation des Zementes ein langwieriger Prozess ist, besteht die Möglichkeit, dass spät gebildete Hydratationsprodukte hydrophile Oberflächen besitzen. Die Kapillarbrechung und Kristallisation findet in diesem Fall gar nicht oder dichter unter der Putzoberfläche statt. Gleiches gilt für eine Untergrunddurchfeuchtung, z. B. nach einer Injektion mit einem wässrigen Injektionsmittel und bei gleichzeitig hoher Luftfeuchtigkeit, z. B. bei einem Putzauftrag im Keller ohne Be- und Entlüftung. In diesen Fällen kann es vorkommen, dass sich auf der Sanierputzoberfläche bereits nach einigen Wochen oder Monaten Salzausblühungen zeigen, was bei „normaler“ Anwendung und Ausführung sowie Trocknung/Härtung nicht der Regelfall ist.

Das Endergebnis

Hervorgerufen durch das unregelmäßige Wachstum der Salzkristalle, verursacht durch die heterogene Porenstruktur und -geometrie, bildet sich häufig im Putz eine ungleichmäßige Verdunstungs- und Kristallisationszone aus, die auch als „Trocknungs-“ bzw. als „Salzfront“ bezeichnet werden. Deshalb kommt es oft vor, dass Salze an einigen Stellen des Sanierputzes bereits durchschlagen, obwohl große Teile des Sanierputzes noch komplett intakt sind und noch mehrere Jahre Salze einlagern können. Dieses Phänomen wird manchmal durch einen zweiten Mechanismus überlagert. Wird die Trocknung der Porenhydrophobie gestört oder kristallisieren bereits innerhalb der Kapillarporen Salze aus, kann sich in Abhängigkeit von der Salzbelastung und -konzentration innerhalb der Porenstruktur eine „Salzblockade“ bilden. Diese besteht aus einer dünnen festen Salzkruste, die den Feuchtigkeitstransport in die Luftpore unterbindet.

WICHTIGE ERKENNTNISSE

Aufgrund der bisherigen Ausführungen ist deutlich geworden, dass in jedem Fall die Trocknung als Voraussetzung für die Herausbildung der Porenhydrophobie im Sanierputzquerschnitt (nicht nur an der Putzoberfläche!) stattfinden muss, damit der Sanierputz seine Wirkung entfalten kann. Bei einem einlagigen Auftrag von 2 cm und mehr entsteht eine feuchte Putzschicht, die in dem Bereich, wo es auf die Trocknung ankommt (im untergrundnahen Bereich), besonders feucht ist und aus dem Untergrund mit Feuchte beaufschlagt wird, sodass eine Verdunstung nicht zustande kommt. Der Sanierputz trocknet in diesem Fall, von der Putzoberfläche beginnend, langsam aus. Der Bereich, der spätestens 1 Tag nach Auftrag bereits die Verdunstungs- und damit Kristallisationszone darstellen soll, ist dem zu Folge noch feucht. Und für den Ausführenden kaum nachvollziehbar, da die für ihn sichtbare Putzoberfläche ggf. nur noch mattfeucht oder schon fast trocken ist. Dieses Problem kann sich in Kellerräumen mit hoher Untergrundfeuchte und gleichzeitig hoher Luftfeuchte sogar noch verschärfen. Deshalb stellt sich nicht die Frage, ob der Sanierputz einlagig verarbeitet werden kann. Diese Frage kann mit einem klaren Ja beantwortet werden. Die Frage, ob der Sanierputz einlagig verarbeitet werden soll, muss dagegen mit einem klaren Nein beantwortet werden. Selbst wenn es objektbezogene Einzelfälle gibt, bei denen eine einlagige Verarbeitung möglich wäre, erhöht sich bei zwei- oder mehrlagiger Verarbeitung mit Einhaltung der Standzeiten automatisch die Haltbarkeit von Sanierputzen, die dann auch weit über die Gewährleistungszeit hinaus reicht.

ÜBER DEN AUTOR

Frank Frössel

ist Leiter Marketing und Kommunikation bei der Sievert AG inkl. dem Produktmanagement, Fachbuchautor und Sachverständiger sowie Dozent und Mitglied in einschlägigen Fachverbänden.