Vorlesung 5 Anstrichsysteme, Linke - Denkmalpflege TU-Wien

Chemische Untersuchungen an Kalk• Test auf hydraulischen Zusatz (NHL bis Zemente)• Test auf Zusätze (Protein (Kasein), Leinöl,Kunststoffe, KSE, Hydrophobierungen etc.)• Vergipsung• Carbonatisierung von Kalk(Phenolphthaleintest: 1 Spatelspitze(1mm³) in 5 ml Aceton lösen undauf 100ml Wasser verdünnen)Ca(OH) 2+ CO 2→ CaCO 3+ H 2OpH 10 pH 7Farbumschlag im alkalischen Bereich von farblos auf rosa21

FarbkartensystemeDispersionvergipster Kalkvergipster Kalkvergipster KalkNCSPutz mitDolomitkörnungRiemergasse 7, KordongesimsRALKalkzusätzeZusätze zur Verwitterungsbeständigkeit:historisch: Leinölfirnis, Kasein (mit Borax aufgeschlossen)modern: Weißzement, KunstharzVerdickungsmittel:• Celluloseether (z.B. Methylcellulose (R-O-CH 3 ) (Methocel A ® , Culminal ® , Tylose MB ® , Methofas M ® )erhöhter Fließwiderstandhöhere Viskositätgrößere Schichtdickenweniger Arbeitsschritte• Na-polyacrylatVorteile:Nachteil:verhindert Füllstoff/Pigmentsedimentationreduziert Spritzneigung, bessere StreichfähigkeitWasserretentionsmittel zur besseren Carbonatisierungreduziert die Bindungseigenschaft von Kalkverschließt Porenreduziert Diffusionsgeschwindigkeit von CO 2langsamere Carbonatisierungorganische Zusätze fördern mikrobielles WachstumProblem: nur Zusätze > 5% sind anzugebenAnm.: Eine Firma setzt seit einigen Jahren Kohlenhydrate (Zucker) zu einigen ihrer Kalkprodukte zu (vielleicht umCelluloseether zu verschleiern?) („Verbesserung der Auftragseigenschaften“), Bakterien werden sich freuen!!!22

Fouriertransformierte Infrarot Mikroskopie (FTIR)zur Bestimmung von organischem Kunstharzanteilnicht deklariertes Polystyrolacrylat in einer „Kalkfarbe“Transmittance [%]10 20 30 40 50 60 703950 3850 3750 3650 3550 3450 3350 3250 3150 3050 2950 2850 2750 2650 2550 2450 2350 2250 2150 2050 1950 1850 1750 1650 1550 1450 1350 1250 1150 1050Wavenumber cm-1950850750650550C:\DATA\00809007 Etac.1 00809007 Etac Diamantzelle14/11/2007C:\DATA\Kuns ts toffe\Polys tyrolacrylat.0 Polystyrolacrylat Diamantzelle13/02/2006Auszüge aus DatenblätternZusammensetzung:„Anwendungsfertiger acrylatvergüteter Werktrockenmörtel; Bindemittel undZuschlagstoffe auf rein mineralischer Basis“„… Trass, Putzsande, Zusätze.“„Sumpfkalk, mineralische Füllstoffe, Zusätze, Wasser… Nicht im Sockelbereichund nicht für Verfliesung geeignet!... Trocken, kühl frostfrei und verschlossen 6Monate lagerfähig.“„Historisch nachgestellter Ersatzmörtel auf Basis NHL 15 und Natursand 0-4 mmmit Abbindeverzögerer... Frei von Portlandzement und organischen Zusätzen.“„Wasseraufnahmehemmender, mineralischer Kalk/Trass Putz mit guterWasserdampfdurchlässigkeit.“Anwendung:„… nicht im Sockel- und Spritzwasserbereich anwendbar.“„...geeignet zum Spritzen und Walzen.“(Zusammenstellung von Mag. Maria Milcin)23

● Bindemittel: Weißzement bzw. hochhydraulischer Kalk● sehr harte Farbe● geeignet für f feuche/nasse Untergründende● Füllstoffe als Abbindeverzögerer(Krustenbildung!)● auch kunststoffvergütete tete Zementfarben auf dem MarktZementfarben● nicht verwechseln mit Kunststoffdispersionen die auf Zementuntergrrgründen haften● Zementfarbe ist Pulver und muss vor Gebrauch mit Wasser angemacht werdenAchtung: Zementfarbe ≠ ZementfarbeBsp: Fixit (Fa. Molto)Mineralfarbe: : „Malmittel mit ausschließlich oder überwiegend anorganischen Bestandteilen Bwie Bindemittel,Pigmente, Füllstoffe oder Reaktivstoffe. Die Bindemittel sind entweder Kalk, Zement oder Wasserglas“SilikatfarbenErfinder: Adolf Wilhelm Keim (1851 – 1913)Patentschrift 1878 „Befestigung von Mineralfarben auf Wandputz zur Herstellung von Wandgemälden“original „Fixativ“:1,5 T Kieselerdehydrat2 T zerstoßener Marmor5 T Kaliwasserglas„Ätzammoniak“Kaliwasserglas:Gewinnung: Schmelzen von Quarzsand,Kaliumcarbonat (=Pottasche)(bereits seit ca. 1800 bekannt, jedoch zahlreicheRückschläge im 19. Jhdt)(Erfinder J. N. Fuchs 1818)24

Silikatfarben(= Wasserglasfarbe = Mineralfarbe = Silikatfarbe = Stereochromie)(fest, dauerhaft / Farbe)Keim´sches Prinzip:Untergrund und Anstrich bilden homogene MasseMagerer Putzuntergrund der den Bindungsausgleich durch Kaliwasserglasermöglicht bzw. vor Auftrag Beseitigung der SinterschichteVoranstrich mit reinem Wasserglas bei porösen Untergründen empfohlenSeit 1960er:„Grantial“: Einkomponentendispersionssilikatfarbe (organ. Anteil bis ca. 5%),ab ca. 1970 in Österreich „Purkristallat“: reine Silikatfarbe (ohne organ. Zusatz)Ab 2002 in Österreich:„Soldalit“ (Keim): Solsilikatfarbe, BM: Kombination aus Kieselsol und Wasserglas.Organischer Anteil < 5%.Dzt. Vertreiber/Hersteller in Ö: Keim, sto, Terranova, Röfix etc3-stufiger Abbindeprozess:Silikatfarben1.) Bildung von Kieselgel durch Reaktion mit Luft-CO 2K 2O·3SiO 2·xH 2O + CO 2 3SiO 2·xH 2O + K 2CO 3Kaliwasserglas + Kohlendioxid Kieselgel + KaliumcarbonatOHO OOHHO Silikat OHO OH HH H O OOHOOHK + OOHSilikatH O HO O H O HH HOH HOOHH O HH HH OK + O HH HH HO HOHOH OH OO HOHOK + O HH HH O HOHO Silikat OHH O HH HO OOHDurch CO 2 wird pH erniedrigt (12 10.5), wodurch die elektrostatischeAbstoßung abnimmt und die OH-Gruppen kondensieren können.Durch Reaktion mit vorwiegend 2-wertigen „Pigmentkationen“ (Ca 2+ , Zn 2+ , Ba 2+ ,Fe 2+ etc.) werden Brückenbindungen ausgebildet, was zur Bildung eines Filmsund zur Fixierung der Pigmente führt:OHO Zn OOHHOHOOHHOOOHHO2.) Reaktion von Wasserglas mit Putz und Pigmenten durch Bildung von Silikaten (schnell)Die Reaktion mit Ca 2+ (nicht carbonatisiertes Ca(OH) 2 ) erfolgt schnell Grauschleierbildung und Farbabplatzung(Carbonatisierter Untergrund erforderlich!!!)3.) Verdichtung des Gels durch Verdunstung des gebundenen Wasseres (langsam)Aufhellung durch stärkere Reflexion25

Silikatfarben (DIN 18363)• ZweikomponentensilikatfarbenBindemittel (Wasserglas-“Fixativ“) und Pigmente/Füllstoffe angeteigt in 2 unterschiedlichen GebindenVerarbeitung innerhalb eines TagesMineralischer Untergrund (für Verkieselungsprozeß), d.h. nicht auf Dispersionsuntergrund• Einkomponentensilikatfarben („Dispersionssilikatfarben“, „Organosilikatfarben“), seit 1962fertige Mischung aus Wasserglas, Pigment und Kunstharz (≤ 5% auf Trockenfarbe!)DIN 18363 / 2.4.6: „5% Dispersionsfeststoffgehalt/Nassfarbe“, für Österreich keine NormNassfarbe enthält ca. 50-60% Wasser, d.h. (≤ 2,5% auf Nassfarbe)• Einkomponentensilikatfarbe mit organ. Anteil ≤ 1% und ohne Hydrophobierung• Solsilikatfarbe, seit 2002 auf dem MarktSilikatfarbenWasserdampfdiffusionswiderstandsfaktor „µ“:Einkomponentenfarbe: 100 - 300Zweikomponentenfarbe: 50Etwas verschmutzungsanfälliger als reine SilikatfarbenVorteile: Bessere Lagerfähigkeit, einfachere Handhabung, keine große Wetterabhängigkeit beim Aushärten,können durch Zusätze hydrophobierend eingestellt werden(flüchtiger Anteil (H 2O, LM) ca. 50%)27

SilikatfarbenBestimmung des Kunstharzanteils bei Einkomponentensilikatfarben• Gravimetrisch durch Glühverlustbestimmung bei 450°C (üblich)• Gravimetrisch durch Extraktion mittels Lösungsmittels („Soxhlet-Extraktion“, eher aufwendig)Firmentrick: Hoher Feststoffanteil (z.B. Schwerspat) beeinflusst den Kunstharzanteil!Problem: Farben enthalten auch Silikonharzzusätze, flüchtige anorganische Anteile (Wasserglasarten) oderZelluloseester als Verdickungsmittel (=Thixotropiermittel), die den Glühverlustwert beeinflussen. (beliebteAusrede bei Firmen)Diese Additive erreichen in Summe durchschnittlich ca. 1% organischen FestkörperanteilAchtung bei Verdünnungsmitteln (kunstharzhältige Wasserlösungen): erhöhen ebenfalls den KunstharzanteilHilfsstoffe:Netzmittel, VerdickungsmittelSilikatfarbenProbleme / Nachteile:• Probleme bei nicht genügend saugfähigem Untergrund bzw. zu hoher Konz.: Glanzbildung• Zersetzungserscheinungen, Schleierbildung• Rissbildungen• „Abdichtung“• Nicht reversibel, verlustfreie Entfernung nicht möglich (nur Wirbelstrahlverfahren)• Können nur 1- bis 2-mal wiederholt werden, sonst zu hohe Verdichtung und Spannungsbildung• Daher keine kontinuierliche Pflege (mehrmaliges Anstreichen) möglich• Große Probleme bei früheren „Restaurierungen“ von Kalkmalereien mit Wasserglas• Keine kombinierte Anwendung von KWG und KSE → Kieselgelausscheidungen (Grauschleierbildung)• Nachbehandlung von gehärtetem KWG mit KSE möglich (Restaurierung historischer KWG-malereien)• Silikatfarben sind relativ hart und daher für weiche Untergründe (Kalk) schlecht geeignet• Nicht auf Dispersionsfarben oder hydrophobierten Putzen• Die Bildung von K 2CO 3ist nicht unbedingt ein Nachteil, da K 2CO 3nicht zwingend als bauschädliches Salz(rel. gute Löslichkeit) einzustufen ist und durch seine Hygroskopizität auch keine Grauschleier bildet.28

Olivgrüne Silikat- bzw. Wasserglasfarbe: Mischgrünbestehend aus Preußischblau und Ocker, FüllstoffeSchwerspat und Silikate bzw. Quarzmehl. An derKontaktfläche zum Beton ist eine Entfärbung desPreußischblaus zu beobachten, die auf dienachträgliche Ausscheidung von Ca(OH) 2zurückzuführen ist, welches den Cyanoferratkomplexin Fe-hydroxid bzw. in weiterer Folge in Fe 2 O 3umgewandelt wird. Diese Vermutung wird auchdurch die Tatsache unterstützt dass an derBetonoberfläche bzw. der Grenzfläche Beton-Anstrich ein Kalkschleier nachgewiesen werdenkonnte, der aus carbonatisiertem Ca(OH) 2 stammt.Wien 3, Arenbergpark, GeschützturmUV-Mikroskopie:Phosphoreszierende Leuchtschrift ZnS in Silikatfarbe. Die Herstellung von Zinksulfid (ZnS) als radioaktivesLeuchtfarbpigment wurde um 1900 entwickelt, die kommerzielle Produktion erfolgte bereits seit dem frühen 20.Jhdt. (E. Körner: Über Darstellungsmethoden und die Lumineszenzfähigkeit reinsten Zinksulfids undZinkoxyds, Diss. Greifswald 1930). Durch den Auftrag im (dunklen) Innenraum hat sich die Leuchtkraft guterhalten. Üblicherweise verlieren anorganische Fremdstoffphoshore durch die beigemengten radioaktivenVerbindungen (üblich Radiumsalze) ihre Leuchtkraft.Wien 3, Arenbergpark, Geschützturm, Innenraum29

Silikatfarben7 Kalkanstriche in ca. 400 Jahren nachgewiesen.2003: KEIM SilikatfarbeHellbrunn, Sbg, erb. 1615RESTAURO2001/5, S. 340: M. Koller: Wie man Denkmalpflege im KEIM erstickt2002/3, S. 155: A. Koch (KEIM): Leserbrief2002/5, S. 307: M. Koller: „KEIM“ verdrängt Kalk, eine BeharrungBindemittel:Polyvinylacetat (PVAc)Polyvinylpropionat (PVP)Polystyrolbutadien („Latexfarben“)diverse Acrylate (z.B. Polystyrolacrylate)AlkydharzfarbenPolyurethanlacke…..in Wasser (oder Lösungsmittel) dispergiertNach Verdampfen des Wassers kommt es zu Vernetzungsreaktionen und zu einer FilmbildungHilfsstoffe:Netzmittel, Verfilmungshilfmittel, Verdickungsmittel, Entschäumer, Weichmacher, Algizide,Fungizide,..Steigerung der Wasserdampfdurchlässigkeit durch Füllstoffzusatz„Volltonfarbe“: Dispersionsfarbe mit hohem Pigmentanteilgetrocknete Farbe ist nur mehr in org. LM löslich oder quellbar („Aceton-Test“)Vorteil: hält fast überall, universell einsetzbarDispersionals KunstharzdispersionNachteile:hoher thermischer Ausdehnungskoeffizient (Abblättern, Einrollen)geringe Wasserdampfdurchlässigkeit (Salz- und Frostschäden)30

Bindemittel:Dispersionals Polimerisatfarbe, LösungsmittelfarbeKunstharze wie bei der Kunstharzdispersionsfarbe, jedoch nicht in Wasser dispergiert, sondern inLösungsmittel gelöstheute weitgehend wieder vom Markt verschwunden („lösungsmittelfreie Ökofarben“)Dispersionals Silikonharzfarbe („Silikonharz-Emulsionsfarbe“)Mischung aus Acryldispersion, Silikonen (=Silikonöle) und WasserglasAuftrag als WasseremulsionhydrophobIst eigentlich eine Dispersionsfarbe mit Silikonharzzusatz als Hydrophobierungsmittel(Es gibt im Handel „Silikonharzfarben“, die nie in ihrem Leben ein Silikonmolekül gesehen haben)Untersuchung 2004 der Fa. Sto: Von 55 untersuchten Silikonharzfarben enthielten nur 12 Silikon!!!Problem: Silikonharzfarben unterliegen keiner Norm.QUELLE: http://www.srep.com31

Latexfarbe1) Echte, klassische Latexfarben (historisch)Bindemittel: natürliches Latex (Milchsaft des Kautschukbaumes bzw. eine Emulsion ausKautschuk und Wasser).Dieses verleiht ihnen spezielle, früher sehr rare, Eigenschaften wie Wasserbeständigkeit,Wasserdampfundurchlässigkeit, Elastizität, Glanz etc., macht sie aber auch sehrkostspielig.Hist. Verwendung: Spitäler, Stiegenhäuser2) Moderne, „Pseudo-Latexfarben“durch den Namen soll lediglich suggeriert werden dass diese Farben Eigenschaften wie dieechten Latexfarben aufweisen. Eigentlich gewöhnliche Dispersionsfarben, die sieinsbesondere zur Verwendung in hoch beanspruchten, z.B. öffentlichen Räumlichkeiten(Schule, Spital, Treppenhaus etc.) befähigen.Besonders gut abwaschbar, d.h. wasserabweisendSchadensklassiker bei Dispersionsanstrichen auf historischen Gebäudenwww.konrad-fischer-info.de32

weitere „Dispersionsschadensklassiker“Mauerspinnen: häufig auf Silikonharzfarben beobachtet, jedoch kein100%iger Indikator für organisches Anstrichsystem.33

Kennzahlen von Silikatfarben ???Lotuseffekthoch wasserabweisendselbstreinigendSuper AbperleffektSchlagregendichthoch dampfdurchlässigwasserdampfdiffusionsoffenatmungsaktivMit NanotechnologieKennzahlen von SilikatfarbenZit. aus Diplomarbeit bei Dr. Bagda (Caparol)publ. . in Bagda und Michel: Farbe & Lack (1995)Wir lernen: Nicht die Farbe ist gut, die feuchtigkeitsabweisend (hydrophob) ist,sondern die das Wasser möglichst schnell wieder abgeben kann.34

Kennzahlen von Silikatfarbenw-Wertsd-WertV-Wertµ-WertWasseraufnahmekoeffizientDiffusionswiderstandVerdunstungsrateWasserdampfdiffusionswiderstandsfaktorWasseraufnahmekoeffizient (w-Wert)Kennwert für die Wasseraufnahme eines Stoffes bei unmittelbarem Eintauchen in Wasserw…Wasseraufnahmekoeffizient [kg/(m² h 0,5 )]m…Masse [kg]t…..Zeit [h]A…Fläche [m²]Beschreibt eigentlich die kapillare Sauggeschwindigkeit eines Baustoffs, wird aber häufig hals Maß für r die kapillareSaugfähigkeit von Baustoffen verwendet. Die Bestimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten erfolgt nach DIN52617 bzw. DIN-EN 1062.Definition:Der Wasseraufnahmekoeffizient beschreibt die kapillare Wasseraufnahme eines Baustoffs in kg/m ² nacheinstündiger ndiger Saugzeit, auf den Trockenzustand bezogen. Wenn ein Baustoff einen w-Wert wvon 0,5 besitzt, dann hater nach einstündiger ndiger Saugzeit eine kapillare Wasseraufnahme von 0,5 Liter pro m², , vom Trockenzustand ausgerechnet.W-Wert-Klassen„Wasserdurchlässigkeit ssigkeit nach EN 1062“IIIIIIw-Wert [kg/m 2 h ] W-Wert Wert [g/m 2 d]niedrig 2.450w-Werte

Versuchsaufbau zur Ermittlung des w-WerteswEpoxidabdichtungw-Wert[g/m 2 h 0,5 ]Pro Tag: W = w x 24 h 0,5Bspe:W = w x 4,9 [kg/m 2 d]l/m²24h:w-Wert:0,50,12,50,5102Anm.: Vor der Wägung ist die Oberfläche „sorgfältig zu trocknen“.V-Wert: VerdunstungsrateWie viel Wasser in einer bestimmten Zeit bei 23°C entweichen kann.n.Pro Tag sollte mindestens so viel Wasser ausdiffundieren können als aufgenommen wird.V-Wert-Klassen nach EN 1062V-Wert [g/m 2 d] V-Wert [g/m 2 d]@ 23°C @ 3°C3IIIIIIhoch >150 >37mittel 15 - 150 4 - 37niedrig

applica: Erfurth: Der Feuchtehaushalt von Fassadenbeschichtungen, 23-24/2004Bsp: : silikonharzverstärkte Dispersionsfarbew = 0,05 kg/m 2 h 0,5W = w x 4,9 kg/m 2 dd.h.: W = 245 g/m 2 dProblem:V= 15 bis 150 g/m 2 d245/15 = 16,3 Taged.h. es darf bei 23°C C nur alle 16,3 Tage regnen, damit der Anstrich trocknen kann.V = 15 @23°C ≈ V = 3,75 @3°C245/3,75 = 65 Tage !Feuchtigkeitsaufschaukelungen„Abhilfe“:sd=21/V37

Industrie: „Wenn nicht genug abdampfen kann, machen wir, dass gar nicht erst so viel rein geht.“→ HydrophobierungHydrophobierung bildet jedoch einen Feuchtigkeitsfilm auf der Oberfläche. Hydrophobe Oberflächensind länger lfeucht als hydrophile Oberflächen (Fraunhofer IBP Holzkirchen)→ Biogener Befall→ Biozide→ halten nicht lange (Sterflinger(Sterflinger, , Fraunhofer)→ §Relative Luftfeuchtigkeit rH, LF rel.[%]Die Luftfeuchtigkeit an sich gibt den Wasserdampfgehalt der Luft an. Wie viel Wasserdampf die Luftaufnehmen kann, hängt stark von deren Temperatur und dem Luftdruck ab. Man spricht deshalb vonrelativer Luftfeuchtigkeit. Sie beschreibt den momentanen Wasserdampf-Gehalt der Luft, alsProzentwert zur maximal möglichen Aufnahmemenge bei gegebenen Verhältnissen. Die relativeLuftfeuchtigkeit stellt also keinen absoluten Wert der Luftfeuchtigkeit dar. 100% relative Luftfeuchtebedeutet deshalb nicht, dass man sich unter Wasser befindet. Es heißt lediglich, dass die Luftmomentan nicht mehr Wasserdampf aufnehmen kann und eine Sättigung vorhanden ist. Die absoluteLuftfeuchtigkeit wird in Gramm-Wasserdampf / Kubikmeter-Luft angegeben: So kann z.B. Luft mit einerTemperatur von 0°C, 5g Wasserdampf aufnehmen; Luft mit einer Temperatur von 20°C bereits 17gund bei 30°C sind bereits 30g Wasserdampfgehalt möglich.Jeder dieser Zustände entspricht dabei 100% relativer Luftfeuchte. Ist die Luft nicht mit Wasserdampfgesättigt, so enthält sie weniger als 100 %. Wird Raumluft mit 60 % relativer Luftfeuchte vonbeispielsweise 18 ° C auf 25 ° C erwärmt, hat sie, obwohl die absolute Wassermenge konstant bleibt,nur noch 40 % relative Feuchte. Umgekehrt wird bei der Kühlung von Luft irgendwann der sogenannteTaupunkt erreicht. Das ist der Punkt, an dem die Luft die Marke von 100 % Feuchte erreicht und dasenthaltene Wasser nicht mehr dampfförmig bleibt. Es entsteht Kondensat (z.B. feuchte Ecken inWohnräumen, oder Wolken und Nebelbildung im Freien).38

Die Luftfeuchte wird verschieden angegeben:maximale Luftfeuchtigkeit [g/m³] ... gibt an, wie vielWasserdampf höchstens in einen Kubikmeter Luft passt.Sie ist temperaturabhängig, d.h. in kälterer Luft ist siekleiner als in wärmerer Luftabsolute Luftfeuchtigkeit [g/m³] ... gibt an, wie vielWasserdampf tatsächlich in der Luft enthalten ist.relative Luftfeuchtigkeit [%] ... ist der Quotient ausabsoluter und maximaler Luftfeuchtigkeit, multipliziert mitHundert. LFrel = (LFabs * 100)/LFmaxDas nebenstehende Diagramm ist die "Taupunktkurve". DieKurve selbst stellt die maximale Luftfeuchte beiverschiedenen Temperaturen dar. Aus ihr ist ersichtlich,dass die maximale Luftfeuchte temperaturabhängig ist. DerTaupunkt ist die Temperatur, bis zu der sich eineLuftmasse abkühlen muss, damit das in ihr beinhalteteWasser kondensiert.Bsp: Bei einer Lufttemperatur von 15°C beträgt die absolute Luftfeuchte 6,8 g/m³.Wie groß ist die relative Luftfeuchte?geg.: LFabs = 6,8 g/m³; T = 15°Cges.: LFrel in %(Zum Berechnen wird die obige Gleichung verwendet. Wir brauchen noch die maximale Luftfeuchte.Sie ist der Taupunktkurve zu entnehmen. Bei 15°C beträgt sie 12,8 g/m³.)LFrel = (6,8 g/m³ * 100)/12,8 g/m³ = 53,1%Der Dampfdiffusionsfaktor µ bezeichnet den Widerstand, den ein Baustoff demWasserdampf in der Luft entgegensetzt, durch ihn hindurch zu gehen. Je kleiner der Wertµ ist, desto leichter kann der Dampf durchdringen.Steigender µ-Wert bedeutet, dass die Diffusionsfähigkeit abnimmt, bis sie vollständigunterbrochen wird (Dampfbremsen und Dampfsperren). Ursache für einenWasserdampftransport ist ein Dampfdruckgefälle, das in der Regel durch eineTemperaturdifferenz bzw. durch unterschiedliche Luftfeuchten zwischen der Innen- undAußenseite eines Bauteils zustande kommt.Wasserdampf wandert immer zur kalten Seite eines Bauteils oder bei gleicher Temperaturzur Seite der geringeren Luftfeuchte. Wasserdampf wird aber zu Tauwasser, wenn diefeuchte Luft sich so weit abkühlt, dass der Taupunkt erreicht wird, und der Wasserdampfzu Wassertropfen kondensiert.Entscheidend für die Entstehung von Tauwasser ist also die Temperatur. Fällt dieTemperatur von innen nach außen im Bauteil so günstig ab, daß der Taupunkt desWasserdampfes im äußeren Drittel liegt, so kann das Wasser meist schnell an dieOberfläche transportiert werden (vorausgesetzt die Außenoberfläche ist gutdampfdurchlässig).Je weiter der Taupunkt in das Innere einer Wand rutscht, desto weiter ist der Weg für dieentstehende Feuchtigkeit zur Oberfläche, wo sie verdunsten könnte. Wird ein Bauteil nunvon innen gedämmt, so kann die Temperatur schon unmittelbar hinter der Dämmung soweit absinken, dass der Wasserdampf an der kalten Seite kondensiert. Um dies zuverhindern, müssen bei der Innendämmung in aller Regel raumseitig vor derWärmedämmung Dampfbremsen angebracht werden.39

Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke (s(d)S d …wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke [m]µ…Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl [1]d…Schichtdicke des Bauteils [m]Die Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke drückt im Grunde aus, wie dick eine Luftschicht seinmuss, um dem Wasserdampf den gleichen Diffusionswiderstand entgegenzubringen wie das betrachteteBauteil mit der Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl µ und der Schichtdicke d in Meter.1000: diffusionsdichtDer Diffusionswiderstand sd wird berechnet aus:Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl (µ, dimensionslos) x Dicke (in Metern) was die Dimension Meter(vergleichende Angabe, die die ruhende Luftschichtdicke angibt, die denselben Diffusionswiderstand aufweist)ergibt. Eine 20 cm dicke Ziegelmauer hat also einen Diffusionswiderstand von 5 x 0,2 m = 1 m, d.h. daß durch eine20 cm dicke Ziegelmauer soviel Wasserdampf hindurchströmt, wie durch eine 1 m dicke, ruhende Luftschicht.Polystyrol ist entgegen allgemeiner Meinung durchaus dampfdurchlässig (etwa gleich wie Holz, aber ja meistwesentlich dicker verbaut): Eine 4 cm dicke Styroporplatte hat also einen Diffusionswiderstand von ca. 50 x 0,04 m= 2 m.S d Wert der Beschichtung sollte kleiner sein als jener des Mauerwerks. So kann (in der Theorie) Wasser aus demMauerwerk ungehindert durch den Anstrich nach außen abgegeben werden.V-WertV=21/sd/1000V-Wert: wie viel Wasser in einer bestimmten Zeit bei 23°C entweichen kannW-Wert: wie viel Wasser aufgenommen werden kannSd: Wie viel diffundieren kannPro Tag sollte mindestens so viel Wasser ausdiffundieren können als aufgenommen wird.ProduktSto AussendispersionKeim Purkistallat hydrophobiertKeim GranitalSd-Wert0,130,010,02V-Wert0,162,101,05Bei 13°C verringert sich V etwa um die Hälfte40

Wasserdampfdiffusionswiderstand(szahl) ) (µ)(= Wasserdampf-Diffusionskoeffizient)Gibt an, um welchen Faktor das betreffende Material gegenüber Wasserdampf dichter ist als eine gleich dicke, ruhendeLuftschicht. Je größer die µ-Zahl, desto dampfdichter ist ein Baustoff. Die µ-Zahlen für die gebräuchlichsten Baustoffe sind inDIN EN 12524 angegeben.Benötigt wird die Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl zur Berechnung des Dampfdiffusionsstroms durch Bauteile.Die Dampfdiffusion ist abhängig von den Diffusionswiderständen der einzelnen Schichten.Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl einiger Stoffe:Luft: 1 (per definitionem)Holz: 50Ziegel, Gasbeton, Kalkputz: 5-10Glas: 10.000PE-Dichtfolie: 100.000Beton: 50 - 100Stoffµ-WertDiffusionswiderstandszahldSchichtdickes dWasserdampfdiffusionswiderstandWandbildnerKalksandsteineMauerziegelHohlblocksteineNormalbetonPorenbeton1510101001030 cm30 cm30 cm30 cm30 cm4,5 m3 m3 m30 m3 mAussenputzeKalkputzZementputz10202 cm2 cm0,2 m0,4 mBeschichtungsstoffeFassadenfarben aufBasis:KalkSilikatDispersionssilikatSiliconharzDispersionca. 200ca. 200ca. 260ca. 330ca. 1000-3000ca. 1000-3000ca. 1000-3000150 µm150 µm150 µm150 µm150 µm0,03 m0,03 m0,04 m0,05 m0,15-0,5 mRissüberbrückendeSystemeca. 3500-5000300 µm1-1,5 mPolymerisatharzfarben(lösemittelhaltig)ca. 3300150 µm0,5 mAcryllackeca. 4500100 µm0,45 mSonstige StoffePolystyrolHolzAlufolieca. 30ca. 40ca. 20000000,1 m2 cm100 µm3 m0,8-2m200 mtypische Diffusionswerte von Baustoffen und Beschichtungsstoffen41

Wasseraufnahmekoeffizient (w-Wert)Kennwert für die Wasseraufnahme eines Stoffes bei unmittelbarem Eintauchen in Wasserw…Wasseraufnahmekoeffizient [kg/(m²*h 0,5 )]m…Masse [kg]t…..Zeit [h]A…Fläche [m²]Beschreibt eigentlich die kapillare Sauggeschwindigkeit eines Baustoffs, wird aber häufig als Maß für diekapillare Saugfähigkeit von Baustoffen verwendet. Die Bestimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten erfolgtnach DIN 52617 bzw. DIN-EN 1062.Definition:Der Wasseraufnahmekoeffizient beschreibt die kapillare Wasseraufnahme eines Baustoffs in kg/m ² nacheinstündiger Saugzeit, auf den Trockenzustand bezogen. Wenn ein Baustoff einen w-Wert von 0,5 besitzt, dannhat er nach einstündiger Saugzeit eine kapillare Wasseraufnahme von 0,5 Liter pro m², vom Trockenzustand ausgerechnet.Bspe:saugend (w > 2)wasserhemmend (w < 2)wasserabweisend (w < 0,5)wasserundurchlässig (w < 0,001)Beispiele einiger BaustoffeVollziegel: 20 - 30Zementputz: 2 - 3Kunststoffdispersion: 0,05 - 0,2Titanweiß, TiO 2Photoaktivität von TiO 2:Bei Belichtung von Abmischungen mit organischen oxidierbarenStoffen (z.B. Farbkörpern) tritt Bleichung auf.2TiO 2+hν → Ti 2O 3+ O·Der dabei gebildete atomare Sauerstoff wirkt stark oxidierend(bleichend) auf andere Substanzen.Erklärung:TiO 2fungiert als Halbleiter, es bildet sich bei UV/VIS-Einstrahlungein Potential von 2,9V aus.Folgen:Bindemittel (Kunststoff) wird abgebaut Farbe kreidetOrganische Pigmente können gebleicht werden.Heute von den Herstellern weitgehend in den Griff bekommenesProblem42

1992 KEIM Granital, Ocker 1995 organisches PigmentOrganische Pigmentewww.keimfarben.deFoto: Ingo Rademacher, Restauro Extra: KEIM-Farbe WerbebroschüreLinz, Landstraße 28, Sept. 2007 VorzustandFoto: BDALinz, Landstraße 28, März 2009Foto: BDA43

Dispersions-Silikatfarbe auf neuem, frischemLuftkalkputz - die immer und überallvorprogrammierte Katastrophe.Der kapillare Feuchtestau unter dieserPlastikschwarte behindert die carbonatischeErhärtung des neuen Luftkalkmörtels, begünstigtdas Salzaustreiben aus dem alten, vorbelastetenPutzgrund, blockiert das schadensfreieAusblühen der Schadsalze und sorgt fürFrostschäden in der oberen,trocknungsblockierten und dank Dispersions-Silikatabsperrung "abgesoffenen" Putzzone.http://www.konrad-fischer-info.de/22bau4.htmDie dennoch unausweichliche Restentfeuchtungsucht sich dann in wasserführendenKanalsystemen rißbegünstigende Befreiung.Nanotechnologie1nm = 10 -9 mPopulärwissenschaftliche Bezeichnung für einen Forschungsbereich der letztenJahre, der sich mit Teilchengrößen im nm-Bereich befasst.Als Anstriche meist siliziumorganische Verbindungen (Monomere in nm-Größe)die zu sehr homogenen Filmen vernetzen können.• Irreversibel• dichtet komplett ab• Ungeklärte gesundheitliche Aspekte (in D bereits erste Produkte vom Markt genommen, Lungenödeme,Atembeschwerden, karzinogen)Diplomarbeit Daniela Trauninger: Beschichtungssysteme auf Natursteinoberflächen, gestern – heute – morgen, imHinblick auf ihre physikalischen Eigenschaften und Auswirkungen. TU-Wien, 2007 (Prof. A. Rohatsch)„Nanotechnologieprodukte““ (im Sinne von Lacken) haben in der Denkmalpflege nichts verloren.en.44

Welcher Anstrich ist der richtige?????2 Prinzipien: 1.) nach außen hin diffusionsoffener werden2.) im System bleibenAuswahl sollte sich nicht nach der Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse bzw. derDauerhaftigkeit orientieren.Geeignet ist eine Farbe, wenn sie dazu beiträgt, ihr Trägermaterial zu erhalten („Nachhaltigkeit“)ästhetische Wirkunglangfristige Pflegefähigkeitlangfristig kostengünstige Pflegekostenbilanzdort, wo Kalk als historische Technik vorgegeben ist, sollte auch Kalk wieder verwendet werdenorganische BM-zusätze nur in begründeten Fällen anwendenorganischer Anteil jedenfalls ≤ 5% / Trockenfarbe, bzw. 2,5% / NaßfarbeGebäude wo Kalk Tradition hat (Kalkputze) (incl. periodischer Neuanstriche) sollte die Traditiongepflegt werden.Bei Zementputzen: Silikat/Silikonfarben bzw. AlternativenPrinzip: nicht maximale Erneuerung sondern minimaler Eingriff zur BewahrungWelcher Anstrich ist der richtige?????Wirtschaftlichkeit Kalk – SilikatKalk:billiges Material, teure Arbeitszeit (3-fach mit Zwischenfeuchten)Preisanteil des Materials bei Kalk: 0,01%Gesamtkosten: um 10 €/m²Silikat: billige Arbeitszeit, „teures“ Material(um 4 €/m² Materialkosten)Faustregel: je größer der Zementanteil im Putz ist, umso mehr kann der Silikatfarbe der Vorzuggegeben werden.Kalk Silikatfarbe DispersionsfarbeGRUNDSATZ:„IM SYSTEM BLEIBEN“45

Fotos: Hans Nimmrichter, BDAFarbwirkung!?• Feuchtigkeit ist im Mauerwerk nicht unvermeidlich(Hygroskopizität und Kondensationsfeuchte)• Feuchtigkeit in „normaler“ Menge ist nicht schädlich und sogarnotwendiger Bestandteil der Selbsterhaltung des mineralischenSystems.• Historische Verputze und Kalkanstriche sind erhalten geblieben,nicht weil sie wasserabweisend sind, sondern, weil sie dasWasser schnell wieder abgeben können.• Keine Frostsprengung im Putz• Keine Salzakkumulation unter dem Anstrich, Salze könnenungehindert bis zur Oberfläche wandern, wo sie kontinuierlichabgewaschen werden.• Silikatfarbe ist chemisch resistenter als Kalk• Silikatfarbe ist härter als Kalk (Gefahr von Spannungsrissen)• Silikatfarbe hat eine stark eingeschränkte Reparaturmöglichkeit(Verdichtung bei mehrmaliger Anwendung, schlechteEntfernbarkeit)46

HydrophobierungenKieselsäureester (KSE) modifiziert mit Silanen und Siloxanen oder AcrylatenSteinSteinOHHSiSiSiSiOHHOO H HO HHOO H HHydrophobierungSi O SiOSiOSiSiOSiOSiOSiHOHOHOHHOHHHSilane – Siloxane - Silikonharze• wirken hydrophob• reagieren chemisch mit mineralischen Baustoffen• verfärben den Baustoff nicht• gute UV- und Witterungsbeständigkeit• reduzieren die Wasseraufnahme• vermindern die Wasserdampfdurchlässigkeit nur geringfügig (5-10%)• wirken der Verschmutzung des Baustoffs entgegen (wirklich?)47

HydrophobierungenErfahrungen seit ca. 1950erFrüher: SilikonharzeHeute: Silane und Siloxane, AcrylateSchutz vor VerwitterungHydrophobierungen auf Silan/Siloxanbasis:lösemittelhaltigMikroemulsionskonzentrateWässrige EmulsionenPastenVorteilGutes EindringvermögenGute LagerstabilitätLösemittelfreiGutes EindringvermögenAuch bei mäßig feuchtenUntergründenLösemittelfreiGute LagerstabilitätHohe WirkstoffkonzentrationPunktgenaue ApplikationLange KontaktzeitDefinierte AuftragsmengenNachteilOrganische LösungsmittelNicht anwendungsfertig (Verdünnungauf Baustelle notwendig)Geringe EindringtiefenGeringe Eindringtiefen, oftwirkungslos bei stark saugendenUntergründenImprägniermittel mit hydrophobierenden EigenschaftenImprägniermittelWirkstoffEmpfohlener Lösungsmittel,Wirkstoffgehalt Verdünnungsmittel[%]Untergrundbeständigbis pHMinderung derWasserdampfdurchlässigkeitEmpfohleneEinsatzgebiete???????????SilikonharzeMethylpolysiloxan5KWtrocken,saugfähig9-105-81,2,5SilikonharzeHöher alkyliertesPolysiloxan5KWtrocken,Saugfähig13-145-81-7SiloxaneHöher alkylierteSilane8-10KW, Alkoholefeucht,saugfähig13-145-81-7SilaneHöher alkylierteSilane40Alkohole, KWfeucht,saugfähig13-145-83,4,6,7Silikate mit hydrophobierendenZusätzenAlkalisilkate(Wasserglas),Alkalisilikonate5-10H 2 Ofeucht,saugfähig9-105-106KSE mit hydrophobierendenZusätzenTetraäthylsilikat/Silan60-75Alkohole,Ketonetrocken,saugfähig9-1015-301,2AcrylharzePolymere EsterderMethacrylsäure5-10KWtrocken,saugfähig13-1415-253,7MetallseifenStearate von Alund Ti5-10KWtrocken,saugfähig13-145-154Lit: H. Weber: Steinkonservierung, Expert Verlag, 1985, S. 1361 Sandstein2 Kalkstein3 Beton4 Mineralputz5 Ziegel6 Kalksandstein7 Asbestzement48

Silane: Silizium-WasserstoffverbindungenMonomolekulare Form der Polysiloxane bzw. SiloxaneHaben daher gutes Eindringvermögen in einen Baustoff.Mehrere Silane reagieren zu einem SiloxanMehrere Siloxane reagieren zu einem Polysiloxan (Silikonharz)RKat.OMe Si OMeOMe+ 3 H 2 OAlkyltrimethoxysilan - 3 MeOHHORSi OHOHAlkylsilanolRRSiROR1 Stelle chem. reaktivROH OH OH OH OH OH OH OHRSiRRchem. nicht reaktivBaustoffRSi- 3 H 2 OOH OH O O O OH OH OHfunktionelle Organosilane als Haftvermittler zwischen mineralischen Materialien (Stein) und KunststoffenGrößte Probleme:Hinterwanderung von Feuchtigkeit und daraus resultierende FolgeschädenGeringe EindringtiefenIrreversible MaßnahmeFrage der weiteren Pflege ist nicht gelöstVorher abklären:Intakte Wasserführung am BauwerkAufsteigende Feuchte?Fugennetz intakt?Hohlräume/Risse?Innenseitiges Tauwasser?Materialzusammensetzung (saugend/nicht saugend)WasseraufnahmeverhaltenBauteilgeometrieExpositionSalzbelastungKlima, MikroklimaRestauriergeschichteErhaltungszustand49

Stiftskirche Eisgarn, NÖ, März 2009Neue Verputzung mit Kalkputz undKalkfärbelungundanschließender Hydrophobierungvor ca. 10 Jahren Schadensbild: Putz fällt in ca. 2 cmdicken Schollen abRasterelektronenmikroskopStiftskirche Eisgarn, NÖ, März 2009Verhärtung der oberen Putz- undAnstrichlagen infolge einerHydrophobierung.50

überlegte und gut dokumentierte Probenahme!Farbanalysen• Farbe lässt sich biegen: Kunstharzfarbe• Feuerzeugprobe: Farbe wird schwarz beimAnzünden: Kunstharzfarbe• Geruchsprobe in Eprouvette (karzinogen): für Polystyrolacrylat• Farbe löst sich mit Aceton/Wattestäbchen: Kunstharzfarbe• Qualitative Identifikation des Kunstharzes: FTIR-Analyse (BDA-Labor)• Bestimmung des Glühverlustes (% Kunstharzanteil/Trockenfarbe)Akkreditierte Prüfstellen:MA 39, Versuchs- und Forschungsanstalt der Stadt WienRinnböckstraße 15, 1110 Wienofi Österreichisches Forschungsinstitut für Chemie und TechnikFranz-Grill-Straße 5, Arsenal Objekt 213, 1030 WienStets ein Prüfzertifikat verlangen und Proben (Naßfarbe) archivieren. (hat abschreckende Wirkung!)51