Ausgleichsfeuchte

So stellt sich die Ausgleichsfeuchte im Baustoff ein

Wie sich die Ausgleichsfeuchte einstellt

Jeder mineralische Baustoff nimmt nach dem Sachstandsbericht der WTA Feuchte aus der Luft auf und gibt sie wieder ab.^[1] Steigt die relative Luftfeuchte, nimmt der Baustoff Wasser auf, sinkt sie, gibt er Wasser ab, und bei konstanter Luftfeuchte stellt sich ein Gleichgewicht ein.^[1] Diesen Zusammenhang beschreibt die Sorptionsisotherme, die den Wassergehalt des Baustoffs in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchte darstellt, bei mineralischen Baustoffen nahezu unabhängig von der Temperatur.^[1]

Für die Einlagerung von Feuchte sind zwei Mechanismen maßgeblich: die Anlagerung von Wassermolekülen an den Porenwänden durch Oberflächenkräfte, die Sorptionsfeuchte, und die Aufnahme von ungebundenem Wasser in benetzbaren Kapillarporen.^[1] Feinporöse Baustoffe nehmen dabei kapillar mehr Feuchte auf als grobporöse.^[1]

Gekennzeichnet werden Ausgleichsfeuchten mit der relativen Luftfeuchte, mit der sie im Gleichgewicht stehen. u50 ist zum Beispiel der Wassergehalt bei 50 Prozent relativer Luftfeuchte.^[1]

Sorptionsfeuchte und Wasser in den Kapillaren

Oberhalb des hygroskopischen Bereichs beginnt die Wasserspeicherung durch Kapillarität. Der Sachstandsbericht nennt diesen Bereich überhygroskopisch, er reicht bis zur freien Wassersättigung. Mit steigendem Feuchtepotential füllen sich zuerst die engsten Kapillaren, erst wenn sie gesättigt sind, die nächstgrößeren.^[1] Eine erweiterte Sorptionsisotherme erfasst zusätzlich zum Bereich bis 100 Prozent relativer Luftfeuchte auch die Einlagerung von freiem Wasser in die Poren.^[1] Wird eine Trocknung zu früh beendet, bleibt Wasser aus diesem Bereich im Bauteil zurück, das an die Raumluft nur sehr langsam abgegeben wird.

Vollständige Sorptionsisothermen von 0 bis nahe 100 Prozent relativer Luftfeuchte wären die ideale Grundlage für die Beurteilung eines Bauteils, sie zu bestimmen ist nach dem Sachstandsbericht aber mit vergleichsweise hohem Aufwand verbunden.^[1] Treffen zwei Baustoffe mit unterschiedlicher Porengröße aufeinander, entzieht der trockenere dem feuchteren so lange Wasser, bis beide denselben Kapillardruck haben, und enthalten dann unterschiedlich viel Wasser.^[1]

Ausgleichsfeuchten mineralischer Baustoffe

Der Sachstandsbericht gibt als Beispiel eine Tabelle aus dem WTA-Merkblatt 4-5-99 zur Mauerwerksdiagnostik wieder.^[1] Sie zeigt, wie weit die hygroskopischen Ausgleichsfeuchten verschiedener Baustoffe auseinanderliegen.^[1] Wer die Messwerte im Trocknungsprotokoll beurteilt, braucht darum für jeden Baustoff einen eigenen Maßstab.

Die Werte zeigen, warum es keinen einheitlichen Zielwert für alle Bauteile gibt. Ein Kalkputz mit weniger als 0,5 Masseprozent und ein historischer Ziegel mit 2 bis 3 Masseprozent bei 75 Prozent Luftfeuchte sind beide im Gleichgewicht mit derselben Raumluft.^[1] Ein Messwert von 2 Masseprozent wäre für den Ziegel normal und für den Putz ein Hinweis auf Wasser, das nicht aus der Raumluft stammt.^[1] Eine Messung ergibt erst zusammen mit dem Baustoff und dem Raumklima eine Bewertung. Bei einer Wasserschadensanierung dient darum ein Vergleichswert aus einem trockenen Bereich desselben Bauteils als Maßstab.

Praktischer Wassergehalt und Salzeinfluss

Vom Ausgleichswert im Labor unterscheidet sich der praktische Wassergehalt. Er ist der Wassergehalt eingebauter Baustoffe, der mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 Prozent nicht überschritten wird, beurteilt wird er im Allgemeinen über die Ausgleichsfeuchte bei 80 bis 85 Prozent relativer Luftfeuchte.^[1] Als praktische Wassergehalte nennt die Anlage 5 des Sachstandsberichts nach DIN V 4108-4 in der Ausgabe von 1998 unter anderem 1 Masseprozent für Ziegel, 3 für Kalksandstein, 6,5 für Porenbeton, 2 für Gips und Anhydrit und 15 für Holz und Holzwerkstoffe.^[1] Gussasphalt und Schaumglas stehen dort mit 0 Masseprozent, mineralische Faserdämmstoffe mit 1,5 und Holzwolle-Leichtbauplatten mit 13 Masseprozent.^[1]

Salze verschieben das Bild. Durch eine Salzbelastung verändert sich die Sorptionsisotherme eines Baustoffs nach dem Sachstandsbericht deutlich zu höheren Wassergehalten.^[1] Eine versalzene Wand bleibt also auch dann feuchter als ihr unbelasteter Zustand, wenn die eigentliche Wasserquelle beseitigt ist, und eine Trocknung auf den Wert einer salzfreien Wand wäre nicht zu erreichen.

Ausgleichsfeuchte des Materials und Feuchte an der Grenzfläche

Im Sprachgebrauch der Praxis steht Ausgleichsfeuchte für zwei verschiedene Größen. Das Umweltbundesamt unterscheidet die Luftfeuchte unmittelbar an den Grenzflächen zwischen Material und Luft, die Grenzflächenfeuchte in Prozent, die dem hundertfachen aw-Wert entspricht, von der Ausgleichsfeuchte des Materials, also dem Gehalt an Wasser bezogen auf Masse oder Volumen.^[2]

Beide dürfen nach dem Leitfaden nicht verwechselt werden: Wie viel Wasser ein Material im Gleichgewicht hält, hängt stark vom Material ab und sagt nicht zwingend etwas über die Feuchte an seiner Grenzfläche.^[2] Schimmelpilze können bei etwa 20 °C Raumtemperatur je nach Substrat und Art ab einer dauerhaften Feuchte von 70 bis 80 Prozent relativer Materialfeuchte wachsen.^[2] Für die Frage, ob Schimmel wachsen kann, zählt die Grenzflächenfeuchte. Ein aw-Wert von 0,8 entspricht dabei etwa 80 Prozent relativer Luftfeuchte an der Materialoberfläche.^[2] Hygrothermische Sondenmessungen in Fußbodenaufbauten heißen oft Ausgleichsfeuchtemessungen, obwohl sie nicht die massebezogene Materialfeuchte erfassen.^[2]

Ausgleichsfeuchte als Ziel der Trocknung

Eine technische Trocknung gilt nach dem Umweltbundesamt als erfolgreich abgeschlossen, wenn das ehemals feuchte Bauteil so weit getrocknet ist, dass es nicht mehr zu mikrobiellem Befall oder einer Bauteilschädigung kommen kann, und das gesamte Bauteil wieder eine normale Ausgleichsfeuchte aufweist.^[2] Ob dieses Ziel erreicht ist, lässt sich fachgerecht durch Messung der Ausgleichsfeuchte mit einer Sonde im Bauteil kontrollieren, am besten in frisch gebohrten Löchern.^[2] Gemessen wird im Bauteil und nicht nur in der Luft, weil Bereiche übrig bleiben können, die der Luftstrom der Trocknungsgeräte nicht erfasst hat.^[2]

Trocken heißt dabei nicht wasserfrei. Ein Bauteil im Raumklima enthält immer so viel Wasser, wie seine Sorptionsisotherme bei der herrschenden Luftfeuchte vorgibt. Die Trocknung endet, wenn dieser Wert erreicht ist, weitere Trocknungstage kosten Strom und Standzeit ohne Nutzen.

Den Vergleichswert gewinnen wir vor Ort. An einer unbeschädigten Stelle desselben Bauteils, im selben Raumklima, wird mit demselben Verfahren gemessen wie im Schadensbereich. Dieser Wert steht mit im Trocknungsprotokoll und ist der Maßstab für die Freigabe. Vergleichswert und Messwert entstehen mit demselben Verfahren und in derselben Tiefe, sonst vergleicht man zwei verschiedene Dinge.

Ausgleichsfeuchte und Belegreife von Estrich

Bei Estrichen liegt die Grenze für das Verlegen eines Belags etwas über der Ausgleichsfeuchte. Die Richtwerte der CM-Messung für die Belegreife enthalten nach dem TKB-Merkblatt 16 eine auf Erfahrung beruhende Differenz zwischen dem Feuchtegehalt des Estrichs im Gleichgewicht mit dem Raumklima und dem höheren Feuchtegehalt zum Zeitpunkt der Belegung.^[3]

Diese Differenz hängt von der Zusammensetzung ab. Sinkt die Gleichgewichtsfeuchte, etwa durch Estrich-Zusatzmittel mit geringerem Wasseranteil, vergrößert sich der Abstand zu den Richtwerten, und die Wahrscheinlichkeit eines Feuchteschadens steigt. Höhere Zementgehalte bei hochfesten Estrichen können dagegen zu höheren Ausgleichsfeuchten führen.^[3]

Warum ein neuer Estrich so lange Wasser abgibt, erklärt die Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft: Mit Ausnahme von Estrichen mit ternären Schnellzementen enthalten eingebaute Estriche deutlich mehr Wasser, als die Bindemittel beim Abbinden verbrauchen, und das überschüssige Wasser geben sie an die Umgebung ab.^[4] Je näher der Estrich seiner Ausgleichsfeuchte kommt, desto langsamer geht es voran, die Trocknung wird mit zunehmender Zeit immer langsamer.^[4] Calciumsulfatestriche schwinden dabei nur wenig, nehmen aber bei langfristig einwirkender Feuchte massiven Schaden, Zementestriche schwinden deutlich und sind gegen langfristige Feuchte unempfindlich.^[4]