Hydrophobierung

So wirkt eine Hydrophobierung im Mauerwerk

Wie eine Hydrophobierung wirkt

Hydrophobierungsmittel kommen nach einer Übersichtsarbeit des University College London als Lösung oder als cremige Emulsion auf den Markt, manche als Konzentrat, das vor Ort passend zu Untergrund und Bedingungen verdünnt wird.^[1] Aufgesprüht, gestrichen oder gerollt, saugt der poröse Untergrund das Mittel vor allem kapillar auf, das Löse- oder Dispersionsmittel verdunstet, und die Wirkstoffe binden sich an die inneren Oberflächen der Poren.^[1]

Die Moleküle sind polar gebaut: Ein Ende haftet am Baustoff, das andere ragt als wasserabweisender Rest in die Pore.^[1] Diesen Effekt erzeugen Silane, Siloxane und andere siliziumorganische Stoffe, aber auch metallorganische Verbindungen, organische Harze und fluorhaltige Polymere, und wasserbasierte Emulsionen ohne organische Lösemittel werden immer beliebter.^[1]

Silikonartige Produkte, die früher verbreitet waren, setzten sich nach der Übersichtsarbeit eher auf die Oberfläche, verstopften Poren und behinderten das Austrocknen, und auf solche alten Mittel gehen viele Warnungen aus der Praxis zurück.^[1] Ob ein heutiges Mittel schadet oder schützt, hängt vom Zusammenspiel aus Produkt, Untergrund und Feuchtebelastung ab.^[1] Denkmalpflegerische Stellen warnen vor dem Verlust historischer Oberflächen, in manchen Fällen verbesserten Behandlungen aber sogar die Beständigkeit gegen Frost und Salze, und Erfahrungen mit einem Produkt lassen sich nicht ohne Weiteres auf ein anderes übertragen.^[1] Vor einer Behandlung muss die Wand trocken genug sein, und nach einem Schaden gehören darum Sofortmaßnahmen wie das Freilegen des Sockels davor.

Der Wasseraufnahmekoeffizient

Wie schnell ein Baustoff Wasser kapillar aufnimmt, beschreibt der Wasseraufnahmekoeffizient, kurz w-Wert, der nach DIN EN ISO 15148 in kg/(m² √h) gemessen wird.^[2] Die aufgenommene Menge wächst mit der Wurzel der Zeit, ein w-Wert von 2 bedeutet also 2 kg Wasser je Quadratmeter nach einer Stunde Kontakt.^[2] Zeigt sich innen nach jedem Regen ein feuchter Fleck an der Wand, nimmt die Fassade offenbar zu viel Wasser auf.

Für Putze und Beschichtungen auf Außenwänden kommt nach DIN 4108-3 die Diffusion hinzu, wie BauNetz Wissen erläutert: Der w-Wert darf höchstens 0,5 betragen, die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd höchstens 2,0 m und ihr Produkt höchstens 0,2 kg/(m √h).^[3] Wie viel Wasser ein Putz aufnimmt, hängt nach dem Bausachverständigen von Art, Anteil, Größe und Verteilung der Poren und von Zusatzmitteln wie Hydrophobierungsmitteln ab, und auch davon, ob das Wasser nur gesaugt oder bei Schlagregen in die Poren gedrückt wird.^[2]

Hersteller geben in ihren technischen Merkblättern meist zwei Kennwerte an: den w-Wert und den C-Wert, der nach DIN EN 1015-18 mit anderen Prüfkörpern und in kg/(m² √min) bestimmt wird.^[2] Läuft Nässe von oben in die Wand, weil ein Dach nach dem Sturm undicht geworden ist, hilft eine hydrophobierte Fassade nicht.

Hydrophobierung und Wärmeverluste im Mauerwerk

Wasser leitet Wärme je nach Aggregatzustand 23- bis 90-mal besser als Luft, und drückt Schlagregen die Porenluft aus Sichtziegeln, steigt die Wärmeleitfähigkeit der Wand deutlich, wie ein Forschungsprojekt der TU Darmstadt in der Initiative Zukunft Bau zeigt.^[4] Bei Frost wird es noch ungünstiger: Ein Ziegel mit 1880 kg/m³ und 30 Volumenprozent Feuchte kam beim Abkühlen von 10 °C auf minus 10 °C von etwa 1,37 auf 1,79 W/(mK).^[4]

In Loitz wurden dafür fünf gleich große Versuchsgebäude mit ziegelsichtigem, hydrophobiertem, verputztem und innen gedämmtem Mauerwerk gebaut und über vier Heizphasen 2016 und 2017 gemessen, eines davon zusätzlich künstlich beregnet.^[4] Kurzzeitmessungen mit einem Mikrowellen-Feuchtemessgerät und einer Wärmebildkamera bestätigten dabei, dass die Feuchte in der Außenwand ihre Oberflächentemperaturen und ihre Dämmwirkung spürbar beeinflusst.^[4] Die Hydrophobierung zeigte durchaus positive Effekte, ein Außenputz mit hydrophober Fassadenfarbe wirkte dagegen wegen Rissen und der folgenden Durchfeuchtung gegenteilig, vor allem an der stark bewitterten Westwand.^[4]

Simulationen für Holzkirchen in Schlagregengruppe III ergaben größere Feuchtebelastungen und Wärmeverluste ungeschützter Wände als für Loitz in Gruppe I, so dass feuchtereduzierende Maßnahmen dort energetisch noch sinnvoller sind.^[4]

Hydrophobierung bei Innendämmung

Wird eine massive Wand innen gedämmt, kann sie nach der Übersichtsarbeit aus London schlechter austrocknen, und Hydrophobierungen sollen das Risiko für Schimmel und für faulende Balkenköpfe senken, indem weniger Regen in das Mauerwerk gelangt.^[1] Wirkt die Behandlung, sinkt der Feuchtegehalt insgesamt, Simulationen zeigen trotz langsamerer Trocknung einen niedrigeren Gleichgewichtszustand.^[1] Eingesetzt werden Hydrophobierungen an Wänden mit Kerndämmung, mit Innendämmung und ohne Dämmung, etwa gegen die Verwitterung von Steindenkmalen oder gegen Graffiti.^[1] Weil die Feuchterisiken mit der Dicke einer Innendämmung wachsen, könnte eine Hydrophobierung nach der Arbeit Innendämmungen an Orten möglich machen, wo sie sonst ausscheiden, und niedrigere U-Werte erlauben.^[1] Ob zuerst hydrophobiert oder zuerst gedämmt wird, beeinflusst nach neueren Simulationen den Wärmeschutz, die Feuchtesicherheit auf lange Sicht verbessert sich aber in beiden Reihenfolgen.^[1]

Die Kehrseite: Weil die Hydrophobierung auch das Trocknen verlangsamt, kann die Wand insgesamt nasser werden, wenn Wasser sie über Risse umgeht.^[1] Schäden an der Oberfläche entstehen vor allem durch Frost-Tau-Wechsel und Salzkristallisation, und Verfahren, dieses Risiko vorab sicher zu bewerten, sind nach der Arbeit bisher zu einfach oder nur im Labor brauchbar.^[1]

Alte Hydrophobierungen als Risiko

Wie problematisch gealterte Hydrophobierungen werden, zeigt ein von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördertes Projekt an Denkmalen in Baden-Württemberg, die vor allem in den 1980er-Jahren behandelt wurden, darunter Teile des Ulmer Münsters und die Westfassade der Basilika Weingarten aus dem Jahr 1985.^[5] Die Hydrophobie baut sich nicht gleichmäßig ab, es bleiben Inseln mit Resthydrophobie, Regen dringt daneben ein und staut sich dahinter, und es folgen Blasen, Schalen und angereicherte Schadsalze, die Wirkung kehrt sich also um.^[5]

Mörtel und kieselsolgebundene Restauriermaterialien binden auf hydrophoben Flächen schlecht, wiederholte Hydrophobierungen verstopfen nach dem Bericht zunehmend den Porenraum, und statt längerer Wartungsintervalle kommt es zu schwierigeren Instandsetzungen und kürzeren Intervallen.^[5] Viele Behandlungen wurden zudem nie dokumentiert und fallen erst bei späteren Arbeiten auf.^[5] Versuche, alte Hydrophobierungen mit üblichen Restaurierverfahren und handelsüblichen Reinigern abzubauen, führten im Projekt noch zu keinem abschließenden Ergebnis.^[5]

Auch neue Hydrophobierungen halten nicht unbegrenzt: Im Bericht des Fraunhofer IBP veränderten Auswaschung und Abbau des Mittels zusammen mit der Abwitterung der Oberfläche das Ablaufverhalten einer bewitterten Probefläche schon in den ersten Jahren.^[6]

Wie wir Hydrophobierungen bei Feuchteschäden einordnen

Ist eine Fassade feucht, klären wir zuerst die Ursache und messen, wie die Feuchte in der Wand verteilt ist. Eine Hydrophobierung kommt für uns erst in Frage, wenn Risse und offene Fugen geschlossen sind, die Wand trocken ist und keine größeren Salzlasten im Mauerwerk stecken.

Finden wir an einer nassen Wand eine alte Hydrophobierung, nehmen wir sie in die Bewertung auf, weil sie das Austrocknen verzögern kann, und planen Trocknung und Instandsetzung entsprechend. Bei Sichtmauerwerk prüfen wir Fugen und Steine getrennt, weil Wasser auch über die Fugen eindringen kann, und besprechen mit den Eigentümern, ob eine Neuverfugung der richtige erste Schritt ist.