Qualitätssicherung der Hydrophobierung

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Bauwerken macht nach Jahren der Nutzung erfahrungsgemäß insbesondere Salz und Wasser zu schaffen. Beides kann durch die Poren des Betons eindringen und zu Korrosion der Bewehrung – meist Stahl – führen. Aufgabe der Hydrophobierung ist es, das Eindringen von Feuchtigkeit in den Beton zu verhindern.

"Ziel einer Hydrophobierung ist die Herstellung einer wasserabweisenden Betonoberfläche. Durch die Hydrophobierung wird die Betonoberfläche optisch nicht oder nur gering verändert, da kein sichtbarer Film entsteht und die Betonporen mit den Hydrophobierungsstoffen nicht gefüllt, sondern lediglich ausgekleidet werden", schreiben Manfred Curbach und Gerhard Mehlhorn im Kapitel "Brückeninstandsetzung und -sanierung" des Springer-Fachbuchs "Handbuch Brücken" (S. 1.252). Anfänglich könne beobachtet werden, wie das Wasser auf der hydrophobierten Betonfläche abperlt. Und obwohl dieser Effekt nach einiger Zeit nicht mehr auftrete, werde die Wirkung der Hydrophobierung in den tieferen Betonschichten dennoch nicht herabgesetzt.

Verwendung von Silanen

"Welches Mittel wie oft anzuwenden ist, hängt von der Wasseraufnahmefähigkeit des Materials und dem hierfür gesetzten Zielwert nach der Maßnahme ab", heißt es im Kapitel "Feuchteschutz" des Springer-Fachbuchs "Formeln und Tabellen Bauphysik". Unter Umständen seien mehrere Schichten nach Vorgabe des Herstellers aufzubringen.

Seit langem verwendet werden Silane, die eine hydrophobe Wirkung haben und somit das Innenleben der Bauwerke schützen. "Silane sind Verbindungen, die aus Silizium und Wasserstoff bestehen. Sie sind die Grundbausteine für Siloxane und Siliconharze und werden als Hydrophobierungsmittel verwendet. Silane werden in Kohlenwasserstoffen gelöst", so die Erläuterung im Kapitel "Horizontalsperren im Injektionsverfahren" des Springer-Fachbuchs "Bauwerksabdichtung in der Altbausanierung".

Beimischung eines Markers

Ob das Silan allerdings tief genug in die Randzone eingebracht wurde, war bisher ein schwieriger und kostenintensiver Test, für den rund 70 Millimeter dicke und bis zu zehn Zentimeter lange Bohrkerne aus dem Bauwerk herausgebohrt und im Labor untersucht werden mussten. Wissenschaftler des Instituts für Prävention im Bauwesen (IPB) der Hochschule Karlsruhe haben nun ein neues und jüngst patentiertes Verfahren entwickelt, dass die Qualitätssicherung der Hydrophobierung wesentlich leichter und schneller machen soll.

Dazu wird den Silanen ein patentierter Marker beigemischt, eine siliziumorganische Verbindung mit eingebauten Silberatomen. Sie ermöglichen eine Messung der Eindringtiefe mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIPS), einer in der chemischen Analytik etablierten Methode, die von der Bundesanstalt für Materialprüfung auf die Anwendung angepasst wurde.

Ein Vorteil dieser Vorgehensweise ist zudem die verkürzte Reaktionszeit, da direkt erkennbar ist, ob die Hydrophobierung tief genug eingedrungen ist. War dies nicht der Fall, könne die Maßnahme direkt wiederholt werden, so Professor Dr. Andreas Gerdes, Leiter des IPB, der den Silanmarker im Rahmen des Projekts "Silanmark" zusammen mit Dr. Hartmut Herb entwickelt hat. 2016 wurde für den Marker das Patent erteilt.