{"id":3636,"date":"2018-08-06T11:11:58","date_gmt":"2018-08-06T09:11:58","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/?p=3636"},"modified":"2019-08-13T11:56:08","modified_gmt":"2019-08-13T09:56:08","slug":"3-5-feuchtetransport-und-wassereinlagerung-in-baustoffen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/3-5-feuchtetransport-und-wassereinlagerung-in-baustoffen\/","title":{"rendered":"3.5 Feuchtetransport und Wassereinlagerung in Baustoffen"},"content":{"rendered":"

Neben der Kondensation von Wasserdampf an Bauteiloberfl\u00e4chen kommt der Frage, welcher Feuchte-\/ Wassergehalt sich im Innern einer Baukonstruktion aufgrund herrschender Konzentrations-<\/i> und Temperaturgradienten <\/i>einstellen wird, eine zentrale Bedeutung zu. Da mineralische Stoffe (Baustoffe) Wasser meist nur an ihren \u00e4usseren oder inneren Oberfl\u00e4chen anlagern, ist die Wasseraufnahme vor allem bei Materialien, deren Oberfl\u00e4che infolge Porosit\u00e4t im Verh\u00e4ltnis zum Feststoffvolumen gross ist, von entscheidender Bedeutung! Form, Art und Gr\u00f6sse der Poren beeinflussen die Wassereinlagerung und den Transport der Wasserdampfmolek\u00fcle (bauphysikalisch interessierender Porendurchmesserbereich \u2248 10\u20139<\/sup>\u202fm bis 10\u20133<\/sup>\u202fm \u2194 \u00ab\u200aDurchmesser\u200a\u00bb eines Wassermolek\u00fcls \u2248 0,3 \u00b7 10\u20139<\/sup>\u202fm, vgl. Abb. 3.1).<\/p>\n

\"\u00dcbersicht<\/div>\n
Abbildung\u202f3.8:\u2002\u00dcbersicht \u00fcber die f\u00fcr die Praxis relevanten Feuchtespeicher- und Feuchtetransportph\u00e4nomene in por\u00f6sen Baustoffen. Die von der relativen Luftfeuchte \u03c6<\/i> (\u03c6<\/i> <\u202f95\u202f%) und vom Porenradius r<\/i> (\u03c6<\/i> >\u202f95\u202f%) abh\u00e4ngige Sorptionsfeuchte u<\/i> =\u202ff<\/i>(\u03c6<\/i>,r<\/i>) beeinflusst die gleichzeitig \u00fcberlagert und thermisch gekoppelt auftretenden Diffusions- und Kapillartransportvorg\u00e4nge.<\/div>\n

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Die in die Hohlr\u00e4ume por\u00f6ser Stoffe eindringende Feuchtigkeit wird unter dem Einfluss verschiedener treibender Kr\u00e4fte <\/i>weiter transportiert. Dem Diffusionsstrom des Wasserdampfes, ausgel\u00f6st durch ein Partialdruckgef\u00e4lle, steht der Transport des fl\u00fcssigen Wassers durch Kapillarkr\u00e4fte gegen\u00fcber. Freies, in gr\u00f6sseren Hohlr\u00e4umen eingelagertes Wasser kann auch durch die Schwerkraft oder durch den Winddruck in Bewegung gesetzt werden. Eine klare Unterteilung in Dampf- und Fl\u00fcssigkeitstransport ist aber strenggenommen aufgrund der Koexistenz von fl\u00fcssiger und dampff\u00f6rmiger Phase nicht m\u00f6glich. In realen Baustoffen stellen Feuchteein- und verlagerungsprozesse sowie Phasen\u00fcberg\u00e4nge ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Transportarten dar.<\/p>\n

\"Sorptionsisothermen<\/div>\n
Abbildung\u202f3.9:\u2002Sorptionsisothermen ausgew\u00e4hlter Baustoffe: Verlauf der Baustofffeuchte als Funktion der Umgebungsfeuchte [3.5]<\/span><\/span><\/div>\n

<\/h3>\n

Entsprechend der Stoff- und Porenstruktur k\u00f6nnen Baumaterialien bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliche Mengen Wasser aufnehmen (gilt f\u00fcr fl\u00fcssiges wie f\u00fcr dampff\u00f6rmiges Wasser). Befindet sich ein por\u00f6ser Baustoff in Luft mit konstanter Temperatur und Feuchte, so stellt sich in seinen Hohlr\u00e4umen eine hygroskopische Gleichgewichtsfeuchte<\/i> ein. Die experimentell bestimmten \u00abSorptionsisothermen\u00bb<\/i> stellen die Abh\u00e4ngigkeit dieser Gleichgewichtsfeuchte von Temperatur und Feuchte der Umgebungsluft dar.<\/p>\n

\"Schematische<\/div>\n
Abbildung\u202f3.10:\u2002Schematische Darstellung der Sorptionsstadien und der dabei auftretenden Transporteffekte in anorganischen, por\u00f6sen Baustoffen bei zunehmender Befeuchtung [3.4]<\/span><\/span><\/div>\n

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Bei der Feuchteaufnahme werden die grossen inneren Porenoberfl\u00e4chen bei niedriger Feuchte mit einer, sp\u00e4ter mit mehreren Wassermolek\u00fclschichten belegt. In diesem relativ trockenen Bereich unterliegt der eigentliche Wassertransport den Gesetzen der Dampfdiffusion. Bei noch h\u00f6heren Feuchten werden Wasserinseln ausgebildet, und der Dampftransport wird durch die einsetzende Kapillarkondensation behindert und bei weiterer Feuchtezunahme durch leistungsst\u00e4rkere Mechanismen wie Kapillarleitung abgel\u00f6st. Diese fortlaufende Wassereinlagerung kann anhand der Sorptionsstadien und der dabei auftretenden Transporteffekte in sechs Abschnitte unterteilt werden (vgl. Abb. 3.10).<\/p>\n

\"Analyse<\/div>\n
Abbildung\u202f3.11:\u2002Analyse einer f\u00fcr hygroskopische, por\u00f6se Baustoffe charakteristischen Sorptionsisotherme [3.5]<\/span><\/span> (oberes Bild: Zusammenhang Stofffeuchte und Porenradien (nach dem Zylinderkapillarenmodell), unteres Bild: Temperatureinfluss und Bereiche gebundenes bzw. ungebundenes Wasser in den Poren; u<\/i>max<\/sub>: maximale Wasseraufnahme (\u2259 Gesamtporosit\u00e4t), u<\/i>f<\/sub>: maximale freie Wasseraufnahme (ohne Einwirkung \u00e4usserer Dr\u00fccke bei Wassereinlagerung))<\/div>\n

<\/h3>\n

Zur Beschreibung der Speichervorg\u00e4nge in den Poren der Baustoffe wird in neuerer Zeit das sog. \u00abFeuchtepotenzial \u03a6\u00bb <\/i>beigezogen [3.6<\/span><\/span>, 3.7<\/span><\/span>]<\/span>.<\/p>\n

Im hygroskopischen<\/i> Bereich ist\u00a0\u03a6<\/i> mit der relativen Luftfeuchte identisch. In diesem Bereich wird\u00a0\u03a6<\/i> durch die Sorptionsisotherme dargestellt. Bei\u00a0\u03a6<\/i>\u2009=\u20091 sind alle Mikroporen (Porenradius r<\/i>\u2009<\u200910\u20137<\/sup>\u202fm) mit Wasser gef\u00fcllt. Im \u00fcberhygroskopischen<\/i> Bereich (\u03a6<\/i>\u2009>\u20091) mit Kapillar- und Makroporen (Porenradien r<\/i>\u2009>\u200910\u20137<\/sup>\u202fm) findet sich ungebundenes Wasser. Der Verlauf der Wasseraufnahmekurve kann nur experimentell durch Porosit\u00e4tsmessungen und kapillare Wasseraufnahme bestimmt werden. Aufgrund der Beziehung von Kelvin-Thomson ergibt sich f\u00fcr den \u00dcbergangsbereich folgende Beziehung zwischen Feuchtepotenzial\u00a0\u03a6<\/i> und Porenradius r<\/i>:<\/p>\n

\"Baustofffeuchte<\/div>\n
Abbildung\u202f3.12:\u2002Baustofffeuchte als Funktion des Feuchtepotenzials, zusammengesetzt aus Messungen der Baustoffeuchte (\u2192 Sorptionsisotherme (Feuchtegehalt =\u202ff<\/i> (relative Luftfeuchte) f\u00fcr 0\u202f% bis ca. 100\u202f% r.\u2009F.)) und Messungen der Porosit\u00e4t und kapillaren Wasseraufnahme (\u2192 Porengr\u00f6ssenverteilung Feuchtegehalt =\u202ff<\/i> (Porenradius) f\u00fcr Porenradien von 10\u20137<\/sup>\u202fm bis 10\u20133<\/sup>\u202fm)<\/div>\n

<\/h3>\n
\"Systematische<\/div>\n
Abbildung\u202f3.13:\u2002Systematische Typisierung der Speichereigenschaften anhand des Feuchtepotenzials\u00a0\u03a6<\/i> f\u00fcr nichthygroskopische und hygroskopische Baustoffe mit unterschiedlichen Porengr\u00f6ssen [3.4]<\/span><\/span>.<\/div>\n
Es zeigt sich, dass die meisten anorganischen Baustoffe gemischte Typen gem\u00e4ss\u00a0D und\u00a0H darstellen. Organische Beschichtungen (Kunststoffe) verhalten sich haupts\u00e4chlich gem\u00e4ss Typ E, wobei die obere Grenze f\u00fcr hydrophiles, die untere Bereichsgrenze f\u00fcr hydrophobes Material gilt. Beispiele von typischen Vertretern: A: Metalle, Gl\u00e4ser; B: Holzkohle, Molekularsieb; C: silikonisierte Grobkeramik; D: Grobkeramik (gering hygroskopisch); E: org. Polymere; F: Adsorbentien; G: Bl\u00e4hton; H: mineralische Baustoffe<\/div>\n

<\/h3>\n
<\/div>\n
(3.9)<\/div>\n

<\/p>\n

<\/div>\n
\"Stofffeuchte<\/div>\n
Abbildung\u202f3.14:\u2002Stofffeuchte ausgew\u00e4hlter Baustoffe in Abh\u00e4ngigkeit vom Feuchtepotenzial (u<\/i>max<\/sub>: S\u00e4ttigungsfeuchte (mit Druck); u<\/i>f<\/sub>: max. freie Wasseraufnahme (ohne \u00e4ussere Dr\u00fccke); u<\/i>100<\/sub> bei \u03c6<\/i> =\u202f100\u202f% (obere Grenze \u00dcbergangsbereich); u<\/i>kr<\/sub>: kritischer Wassergehalt, untere Grenze f\u00fcr kapillaren Wassertransport; u<\/i>90<\/sub> bei \u03c6<\/i> =\u202f90\u202f% (untere Grenze \u00dcbergangsbereich); u<\/i>50<\/sub> bei \u03c6<\/i> =\u202f50\u202f% (Beginn Kapillarkondensation)) [3.6]<\/span><\/span><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Neben der Kondensation von Wasserdampf an Bauteiloberfl\u00e4chen kommt der Frage, welcher Feuchte-\/ Wassergehalt sich im Innern einer Baukonstruktion aufgrund herrschender Konzentrations- und Temperaturgradienten einstellen wird, eine zentrale Bedeutung zu. Da mineralische Stoffe (Baustoffe) Wasser meist nur an ihren \u00e4usseren oder inneren Oberfl\u00e4chen anlagern, ist die Wasseraufnahme vor allem bei Materialien, deren Oberfl\u00e4che infolge Porosit\u00e4t im […]<\/p>\n","protected":false},"author":8,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[10],"tags":[],"class_list":["post-3636","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-feuchte"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3636","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3636"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3636\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6690,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3636\/revisions\/6690"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3636"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3636"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3636"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}