Einleitung

Für die hygrothermische Simulation ist die Charakterisierung der kapillaren Wassertransporte in Baustoffen von zentraler Bedeutung. Im Zuge der europäischen Harmonisierung der Produktnormen erfolgte nun auch in Deutschland für Mörtel und Putze die Umstellung hin zur europäischen Norm DIN EN 998 „Festlegungen für Mörtel im Mauerwerksbau“. Mit dieser Umstellung wurde auch ein neues Klassifizierungsschema zur Charakterisierung der Wasseraufnahme von Putzen eingeführt. Eine direkte Vergleichbarkeit zwischen alter und neuer Klassifizierung ist nicht möglich, da die Messwerte auf unterschiedliche Verfahren basieren. Im Folgenden sollen die Unterschiede erläutert und dargelegt werden, mit welchen Wasseraufnahmekoeffizienten Simulationsrechnungen des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports durchgeführt werden sollten.

Vergleich der Bestimmung der Wasseraufnahmekoeffizienten

Innerhalb der deutschen Normung gibt es zahlreiche Definitionen zur Bestimmung der Wasseraufnahme. Für Mörtel und Putze ist mit der DIN EN 1015-18 neben der sogenannten „Scheibenprüfung“ nach DIN 18555 ein weiteres Prüfverfahren in Konkurrenz getreten.

- Messung nach DIN EN 1015-18 (Prüfung am Prisma)

Im Rahmen der werkseigenen Produktionskontrolle sind in regelmäßigen Abständen Proben herzustellen. Anhand dieser Prismen wird unter anderem ein Wasseraufnahmekoeffizient ermittelt. Die entsprechende Prüfvorschrift sieht vor, dass ein vorkonditioniertes Prisma seitlich abgedichtet, zerbrochen und die Bruchfläche in ein Wasserbad gestellt wird (siehe Bild 1). Aus der Massedifferenz zwischen 10 Minuten und 90 Minuten Lagerung im Wasserbad wird der Wasseraufnahmekoeffizient C nach DIN EN 1015-18 in kg/(m2√min) berechnet und dieser Wert dient als Basis zur Klassifizierung der Wasseraufnahme nach DIN EN 998-1.

- Messung nach DIN EN ISO 15148 (Messung an der Scheibe)

Die ungestörte Wasseraufnahme eines Baustoffs folgt in aller Regel einem wurzelförmigen Zusammenhang zwischen aufgenommener Wassermenge und Zeit. Die Prüfnorm DIN EN ISO 15148 legt den Fokus auf die Bestimmung der Steigung von △m und √h. Die so berechnete Steigung ist der Wasseraufnahmekoeffizient W in kg/(m2√h). Die alte DIN 18555 hat für Mörtel und Putze die Probengeometrie (Scheibe) und die zeitlichen Abstände der einzelnen Wägungen festgelegt.

Bild 1: Schematische Darstellung der Messung der kapillaren Wasseraufnahme nach DIN EN 1015-18 und DIN EN ISO 15148

- Gleichwertige Klassifizierung

Genauere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Deklaration gleichwertig bleibt. Bis auf einzelne Ausnahmen wurden „wasserabweisende“ Putze nach DIN 18550 (Ww ≤ 0,5 k/(m2√h)) nach neuer Prüfnorm mit einem C-Wert ≤ 0,2 kg/(m2√min) in die Kategorie W 2 „Wasserabweisender Außenputz“ nach DIN EN 998-1 klassifiziert. Die Beurteilung bzw. die Bewertung der Putze hinsichtlich des Schlagregenschutzes ist also gleichwertig.

- Unterschiede zwischen den Messverfahren

Das neue Prismenverfahren ermittelt jedoch deutlich höhere Wasseraufnahmekoeffizienten. In aller Regel ist die kapillare Wasseraufnahme C nach DIN EN 1015-18 etwa doppelt so hoch wie nach alter klassischer „Scheibenprüfung“. Es konnte kein Zusammenhang zwischen den beiden Messverfahren ermittelt werden, so dass eine Umrechnung der Werte nicht möglich ist.

Prinzipieller Unterschied der Messmethoden liegt in der Probenherstellung. Beim Prismenverfahren bildet sich eine ungestörte Porosität bzw. Porengefüge innerhalb der Probe in Abhängigkeit von den verwendeten Bindemitteln, Zuschlagstoffen und Menge des Anmachwassers aus. Im Rahmen der werkseigenen Qualitätskontrolle ist die vorgeschriebene Probenherstellung sehr gut geeignet, da der Einfluss des Prüfers und andere klimatische Einflüsse ausgeschlossen werden können. Änderungen der Rezeptur, Qualitätsschwankungen der einzelnen Bestandteile etc. wirken sich direkt auf die Porenstruktur aus und lassen sich durch die Bestimmung der kapillaren Wasseraufnahme nach DIN EN 1015-18 schnell und einfach detektieren.

Dem gegenüber ist die klassische „Scheibe“ der realistische Probekörper. Bei einer Schichtdicke von 15 – 20 mm, der Probengeometrie und einer praxisgerechteren Oberflächenbehandlung bildet sich vor allem im oberen Bereich der Probe ein Porengefüge des Putzes aus, das auch von mechanischen Einflüssen und von der Verdunstung eines Teils des Anmachwassers geprägt ist. Es steht insgesamt eine geringere Porosität zur Verfügung und damit reduziert sich der Wasseraufnahmekoeffizient im direkten Vergleich zum ungestörten Porengefüge. Für die Produktionskontrolle ist daher diese Probenform nicht so gut geeignet, sie liefert jedoch wesentlich realitätsnähere Werte zumal während der Messung die Wasseraufnahme durch die bearbeitete Oberfläche erfolgt. Diese so bestimmte Wasseraufnahme ist realitätsnäher. Zusätzliche Effekte wie beispielsweise der Wassertransport von Anmachwasser in den Untergrund oder hohe Windgeschwindigkeiten während der Erhärtung führen in der Praxis zu einer weiteren Reduzierung der Porosität. Auch der Labormesswert mit der „Scheibe“ liegt daher in aller Regel auf der sicheren Seite und überschätzt den vorhandenen Wasseraufnahmekoeffizient an der Fassade.

Anforderungen an Kennwerte für die Simulation

Für heute übliche Simulationsprogramme wird für bestimmte Wassergehaltsbereiche der kapillare Wasseraufnahmekoeffizient nach DIN EN ISO 15148 als wichtige Eingangsgröße zur vollständigen Charakterisierung der hygrothermischen Eigenschaften benötigt. Wichtig ist hier der physikalische Zusammenhang zwischen Wasseraufnahme und Porengefüge. Für die Berücksichtigung eines realen Wasseraufnahmeverhaltens für Mörtel und Putze ist da- her der Messwert nach der sogenannten Scheibenprüfung Ww nach DIN 18555 bzw. DIN EN ISO 15148 für die Simulation heranzuziehen. Der C-Koeffizient nach DIN EN 1015-18 ist dafür nicht geeignet.

Literaturangaben

Schmidt, Sven-Olaf: Wasseraufnahme von Mörteln – Exklusivbericht IWM „Vergleich der Prüfverfahren Wasserauf- nahme nach europäischer und nationaler Norm“. In: ausbau + fassade, Heft 4-2016, S. 36-38, Maurer Verlag Geis- lingen

Worch, Anatol; Schild, Kai; Stein, Anna-Lena; Hannig, Antje: Parameterstudie zur Wasseraufnahme verschiedener Putz- und Beschichtungssystemen anhand von Simulationsrechnungen. In: Bauphysik 40, Heft 1-2018, S. 41-47, Ernst & Sohn Berlin

DIN EN ISO 15148:2016-12 Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Baustoffen und Bauprodukten – Be- stimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten bei teilweisem Eintauchen.

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