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Eigenschaftsänderungen in Mörteln durch sulfatbedingte Reaktionen - Umwandlung leicht löslicher Sulfate in schwer lösliche Verbindungen

Koch, S. / Dominik, A. / Rankers, R. / Brameshuber, W.

Abstract

Die Grundidee, Bariumsalze als Fixierungsmittel für Sulfate einzusetzen basiert offensichtlich auf der analytischen Chemie. Damit Bariumsulfat (BaSO4) gebildet werden kann, müssen saure Bedingungen herrschen, da sonst andere schwer lösliche Verbindungen (z. B. BaCO3, Ba(OH)2) entstehen können und das Barium nicht mehr bzw. nur eingeschränkt zur Fixierung des Sulfates zur Verfügung steht. Durch das Auftragen des Fixierungsmittels auf das Mauerwerk soll erreicht werden, dass das in der Lösung enthaltene Barium mit dem im Mauerwerk vorhandenen löslichen Sulfat schwer lösliches Bariumsulfat bildet. Aus diesem Grunde ist das Salzfixierungsmittel vom Hersteller sauer (pH-Wert = 2,0 bzw. 2,9) eingestellt worden. Weiterhin sollte durch die verwendete Phosphorsäure die im ersten Schritt gelösten Calciumverbindungen (CaCO3, Ca(OH)2) der festigkeitsbildenden Bindemittelmatrix wieder in unlösliches Calciumphosphat (stabile Kalkverbindung) überführt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Erkenntnisse der analytschen Chemie nicht ohne weiteres in die Praxis übertragen werden können. Aufgrund der Alkalität des Mörtels wird das saure Fixierungsmittel beim Auftrag auf das Mauerwerk schnell neutralisiert bzw. abgeschwächt, so dass die analytischen Vorgaben nicht mehr erfüllt werden können. Das bedeutet, dass aufgrund der fehlenden sauren Bedingungen das Barium außer mit dem löslichen Sulfat auch mit Carbonat und Hydroxid Verbindungen eingehen kann. Die durchgeführten Untersuchungen belegen diese Zusammenhänge. Die Behandlung der Mörtel mit dem Sulfatfixierungsmittel hat nur eine z. T. geringfügige Reduzierung des Gehaltes an löslichen Sulfaten, unabhängig von verschiedenen Randbedingungen (z. B. Eindringtiefe, Mörtelart, Feuchtezustand, Lagerungsdauer) bewirkt. Zudem hat das sauer eingestellte Mittel bei den Mörteln MB und MW zu einer unerwünschten Farbänderung geführt. Eine Gefährdung für die Umwelt geht unter Berücksichtigung von den am Bauwerk vorherrschenden Auslaugmechanismen vom Barium und Phosphat nicht aus. Für eine Veränderung des Abbindeverhaltens von nach der Salzbehandlung durchgeführten Instandsetzungsmaßnahmen (z. B. Injektionsarbeiten) reicht die Phosphatkonzentration nicht aus.