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Verhinderung von Anstrichschaden auf Baumaterialien durch Silicon-Bautenschutzmittel

Von Michael Roth, Burghausen

Einleitung

Fassadenanstriche haben in der heute iiblichen dunn- schaligen Bauweise nicht nur die Aufgabe der kunstleri- schen Gcstaltung und Verschonerung des Objektes, son- dern auch eine bauphysikalische Funktion zu ubernehmen. Um Mauerdurchfeuchtungen und die dadurch entstehen- den Schaden zu vermeiden, wird heute vom Fassaden- anstrich verlangt, daf3 er den Feuchtigkeitsschutz fur das Bauwerk iibernimmt. Die Entwicklung hat auch gezeigt, daf3 Anstriche, die diese Funktion nicht erfullen, immer mehr von anderen Anstrichmitteln verdrangt werden. Kalkanstriche, Mineralfarbenanstriche usw., die dem Mauerwerk primar keinen Schutz bieten konnen, werden heute fast ausschlief3lich nur noch bei Altbauten und Denkmalern, die durchweg sehr dicke Wande haben, verwendet. Bci den diinnschaligen Mauerwerken konnen sie nur eingesetzt werden, wenn ein zusatzlicher Feuch- tigkeitsschutz vorgesehen ist. I n den letzten Jahren wur- den Siliconprodukte entwickelt, die sich als wasserab- weisende Zusatzmittel fur diese Anstrichmittel eignen. Den sonst wassersaugenden Anstrichen wird dadurch der Feuchtigkeitsschutz verliehen und gleichzeitig die Witte- rungsbestandigkeit erhoht.

Sehr verbreitet sind die filmbildenden Anstrichmittel, die dem Mauerwerk, solange es rigfrei bleibt, einen Feuchtigkeitsschutz bieten. Zu dieser Gruppe gehoren die organischen Dispersionsfarben, die oft als Binderfarben bezeichnet werden, sowie Anstrichmittel, ebenfalls auf Kunstharzbasis, in organischen Losungsmitteln gelost. Wenn auch die filmbildenden Farben das Mauerwerk gegen Durchfeuchtungen schutzen konnen, so sind diese Anstrichmittel doch auch problematisch. Es entstehen auf- grund von Riflbildung im Anstrich Schaden. Wir wollen uns mit der Verhutung solcher Anstrichschaden etwas naher befassen und Moglichkeiten zeigen, wie bessere und haltbare Fasszdenanstriche erreicht werden konnen.

Grund der Anstrichabplatzungen bei Dispersionsfarben

Anstrichschaden in Form von Abplatzungen und Mauerwerkdurchfeuchtungen werden stets durch eine feine Haarriflbildung eingeleitet. Die HaarrXbildung, die ja nicht nur den Anstrich, sondern auch den Untergrund niit erfaflt, hat mehrere Ursachen. Unter anderem wer- den solche Risse durch statische Bewegungen, z. B. Decken- schub, Schwinden und Quellen des Putzes, thermische Be- anspruchung bzw. Versprodung des Anstrichfilmes bei der Alterung und auch durch das Aufbrennen der Anstrich- farbe beim Streichen infolge zu hoher Saugfahigkeit des Anstrichgrundes, verursacht.

Ein bekanntes Bild ist das Abzeichnen der Wandbau- stoffe, die uber den Putz ihre Wirkung auf den Anstrich

ausiiben. Die Risse bilden sich meistens in der Mortelfuge des Mauerwerks. Ein solches Beispiel zeigt Abb. 1.

Auger den sehr auffalligen Schubrissen, die oft einige Millimeter breit sind, sind die feinen Haarrisse anfangs nicht gleich erkennbar und zeichnen sich erst im Laufe

Abb. 1. RiiSbildung beim Dispersionsanstrich und Abzeichnung der Hintermauerziegel

der Zeit starker ab. Dieses Abzeichnen der R i se erfolgt durch eine konzentrierte Schmutzablagerung entlang der Risse. Wahrend bei einer saugfahigen Fassade der an der Fassade abgelagerte Schmutz und Staub durch Nieder- schlage in die saugfahigen Poren und Kapillaren einge- schlammt wird und dadurch die Verschmutzung der Fas- sade eintritt, wird die Ablagerung bei einer nicht saugen- den Fassade vom Regen aufgeschlammt und abgewaschen. Die Fassade bleibt sauber.

Dementsprechend wird eine Fassade mit unterschied- licher Saugfahigkeit auch eine unterschiedliche Verschmut- zung aufweisen. Ein solches Beispiel zeigt Abb. 2. Es han- delt sich um eine Edelputzfassade, die sehr ungleichmaflig siliconimpragniert wurde. Bei den dunkleren und schrnut- zigen Wischern handelt es sich um nicht oder sehr unzu- reichend impragnierte Flachen, bei denen der abgelagerte Schmutz eingeschlammt wird und haften bleibt, wahrend die sauberen Fassadenteile hydrophob und dadurch nicht schmutzanfallig sind. Bei einer gleichmaflig saugenden oder nichtsaugenden Flache fallen diese Unterschiede nicht auf.

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Abb. 2. UngleidimSflijie Versdimutzung einer ungleichmafiig snugenden Fliiche

Ahalich wie im geschilderten Beispiel liegen die Ver- haltnisse beim Dispersionsanstrich. Solange keine Risse vorhanden sind, ist die Verschmutzung wegen der gerin- gen Saugfahigkeit des Anstriches gleichmai3ig und sehr gering.

Bei Eintritt der Rii3bildung andern sich die Verhalt- nisse schlagartig. Wir haben einen wenig saugenden An- strich sowie einen gut saugenden Rif3. Siehe hierzu die Abb. 3.

Abb. 3. Putrplatte mit Dispersionsanstridi. - Wihrend der Wasser- tropfen vom rissefreien Anstrich nicht aufgesaugt wird, dringt das Wasser am RiB in den Putz ein, wobei sich der Puts dunkel farbt.

Die atmospharische Schmutzablagerung an der Fassade ist gleichmaflig. Bei Regenfallen wird der Schmutz vom Regenwasser aufgeschlaniint und rinnt a n der Mauer ah. Trifit dieses schmutzbeladene Wasser auf einen saugfahi- gen Rifl, so tritt ein Siebeffekt ein: das Wasser wird am Ria aufgesaugt, und der grobe Schmutz bleibt am Rande des Risses liegen. I m Lauf der Zeit konzentriert sich ent- lang der Risse so vie1 Schmutz, dai3 der Rif3 von weitem sichtbar wird. Entfernt man diesen oft einige Millimeter breiten Schmutzrand mechanisch, so wird man immer feststellen konnen, dafl fur diese Schmutzkonzentration meistens nur mit der Lupe sichtbare Haarrisse verant- wortlich sind. Diese R i s e wurden ohne die Schmutz- ablagerungen von weitem niemals ins Auge fallen.

Diese Abzeichnung der Risse ist aber nur ein grober Schonheitsfehler des Fassadenanstriches, der gerade noch in Kauf genommen werden konnte. Die Wassersaug- fahigkeit der Risse bringt aber auch folgenschwcre Scha- den mit sich. Die iiber die R i s e eingedrungene Feuchtig- keit durchfeuchtet besonders im Bereich des Risses den Untergrund, d. h. Anstrichtrager. Die Folge ist eine ver- minderte AnstrichhaRung. Das Wasser lost aber vom

anorganischen Baustoff auch Salze und Alkalien heraus, die beim Austrocknen der Feuchtigkeit bis zum Anstrich herangefuhrt werden und dort Ausbliihungen oder Ver- seifung dcs Anstrichfilms verursachen.

Bei Messungen wurde auch schon festgestellt, dai3 sich bei Mauerwerken mit rissigen Anstrichen der Feuchtig- keitsgehalt der Wande langsam ,,aufschaukeln" kann. Bei Regenwetter wird uber den Rii3 mehr Wasser aufgenom- men, als bei Schonwetterperioden uber den Rii3 wieder abgegeben wird.

Die Folge ist, dafl das Mauerwerk im Laufe der Zeit durchfeuchtet wird und auch Schaden an den Innen- raumen des Objektes auftreten: Schimmelbewuchs, Tape- ten- und Anstrichschaden.

An der durchfeuchteten Fassade konnen sich die Risse aufgrund des Quellens und Schwindens oder durch Frost vergroi3ern und so den Eintritt der Regenfeuchtigkeit weiter erleichtern.

Wie gezeigt werden konnte, ist die primare Ursache fur die Anstrichschaden die Haarriflbildung durch nicht un- bedingt vom Anstrich abhangige Faktoren. Die Ursache der Haarriflbildung liegt im Anstrichgrund und ist durch die Dispersionsfarbenanstriche meistens auch nicht zu vermeiden. Es ist eigentlich auch nicht die Aufgabe des Fassadenanstriches, schadhafle Untergrunde zu verbes- sern. Da mit rissigen Fassadenanstrichen auch in der Zukunfi gerechnet werden muf3, ist es wichtig, dai3 die Folgeschaden der Rii3bildung unterbunden werden. Dies kann dadurch erzielt werden, indem man die Saugfahig- keit der Risse aufhebt. Die Entwicklung in den letzten Jahren hat einen sehr praktischen Weg zu diesem Ziel gezeigt. Wir wollen anschliei3end diese Moglichkeit zur Verbesserung von Dispersionsanstrichen etwas naher be- t r achten .

Silicongrundierung fur Dispersionsfarben

Der Einsatz von Silicon- oder siliconhaltigen Grun- diermitteln hat sich in den letzten Jahren sehr gut bewahrt und viele Farbenhersteller haben heute schon auf dicse Grundiermittel umgestellt. In der Praxis werden die im Laboratorium und bei Bewitterungsversuchen erziel- ten guten Ergebnisse bestatigt.

Bei den herkommlichen Grundiermitteln fur Disper- sionsanstriche handelt es sich um Dispersionen oft fein- disperser organischer Harze, die pigmentiert auch als Anstrichfarbe eingesetzt werden, oder, und das ist heute immer mehr der Fall, es werden Harze, in organischen Losungsniitteln gelost, verwendet. Der Grund fur die heute weitverbreitete Anwendung der Harzlosungen statt der Dispersionen ist, dai3 man der Meinung ist, daf3 die Harzlosungen im Gegensatz zu den Dispersionen besser in den Untergrund eindringen. Untersuchungen haben aber ergeben, daf3 weder die Dispersionen noch die her- kommlichen organischen Harzlosungen nennenswert in den Anstrichgrund einzudringen vermogen. Je nach der Porositat des Untergrundes liegt die Eindringtiefe zwi- schen 0 und 0,5 mm, hochstens bis 1 mm. Einer solchen Grundierung wird die Aufgabe der Putzverfestigung fur den nachfolgenden Dispersionsanstrich zugedacht. Diese Wirkung wird mit fast allen gebrauchlichen Grundierun- gen erreicht. Auf den so verfestigten Anstrichgrund wird dann die Dispersionsfarbe in ein oder zwei Arbeits- gangen aufgebracht.

Werkstoffe und Korrosion

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Wiirde der erzielte Anstrich rissefrei bleiben, so konnte der Anstrichaufbau als gut bezeichnet werden. Die Scha- den, die durch die Rissebildung entstehen, zeigen aber, dai3 der Anstrichaufbau die R i se nicht iiberbrucken kann. Da dem Anstrichfilm die Risseiiberbriickung nicht zuge- mutet wei-den darf, sollte es die Grundierung verhindern, dai3 die Risse das Wasser aufsaugen konnen. Die her- kommlichen Grundiermittel scheitern an dieser Aufgabe, weil sie weder tief genug eindringen konnen, noch eine hydrophobe Wirkung aufweisen.

Abb. 4. Vergleich zwischen einer Silicongrundierung (links) und einer Grundierung mit einem herkommlichen Grundiermittel (rechts) bei

rissigen und rissefreien FlIchen Bei der rissefreien Flache bleibt der Wassertropfen stehen. Wihrend bei der Silicoiigrundierung auch iiber den Ril3 kein Wasser eindringt, wird bei der herkommlichcn Grundierung das Wasser iiber den Ria

aufgesaugt, und der Putz farbt sich dunkel.

Die Abb. 4 zeigt eine Betonplatte, bei der die rechte Plattenhalfke rnit einer Harzlosung, die nach den An- gaben eine Tiefenwirkung ergeben soll, behandelt wurde. Die Grundierung brachte sicher eine gute Verfestigung. Erzeugt man an der Platte durch Brechen Risse von nur 0,3 mm Breitc, und gibt man auf diese Rise einen Was- sertropfen, so dringt das Wasser, wie an der Fassade beobachtet, iiber den Ri8 in die Betonplatte ein. An der rissefreien Flache wird das Wasser nicht aufgesaugt. Die linke Plattenhalfte wurde zum Vergleich mit einer Sili- congrundierung versehen. Hier bleibt der Wassertropfen auch auf dem durch Brechen gebildeten Rii3 stehen und wird nicht aufgesaugt. Diese Silicongrundierung wird nachher noch naher besprochen.

Um das Eindringen von Regenwasser iiber die Rise zu verhindern und dadurch die Haltbarkeit der Anstriche zu verbessern, ist die Putzverfestigung allein nicht aus- reichend. Es mui3 auch gewahrleistet werden, da8 uber die Haarrisse kein Wasser unter den Anstrich gelangt.

Wiirde man dies erreichen, so kBnnte man die Abzeich- nung der Risse infolge Schmutzablagerung verhindern, die Risse blieben weitgehend unsichtbar und es konnte kein Regenwasser in das Mauerwerk eindringen.

Von den Silicon-Bautenschutzmitteln ist bekannt, dai3 sie in poriise Baustoffe besonders gut eindringen und auch eine gute Hydrophobierung erzeugen. Bei einer risse- freien Flache dringt die Siliconlosung bei einer satten Impragnierung 2 bis 5 mm tief in den Baustoff ein und macht ihn in dieser Dicke kapillarinaktiv und dies, wie bekannt, ohne die Kapillaren zu verstopfen. Die imprag- nierte Baustoffschicht ( 2 bis 5 mm) lafit Wasser nur in Form von Wasserdampf durch. Flussiges Wasser wird nicht aufgesaugt. Eine richtig durchgefuhrte Silicon- impragnierung ist in der Lage, ein Bauwerk gegen Durch- feuchtungen bei Regenfallen wirksam zu schiitzen.

Im Falle, dai3 die Fassade schon vor der Impragnie- rung Risse aufweist, dringt die Siliconlosung bei der

Behandlung, besonders bei den Rissen, sehr tief ein und macht sie kapillarinaktiv. Die Abb. 5 zeigt einen solchen Fall. An einer Betonplatte rnit Eisengittereinlage wurden durch Brechen Risse von 0,6 mm Breite erzeugt. Diese Platte wurde dann mit einem Silicon-Bautenschutzmittel satt behandelt, so wie dies bei der Fassadenimpragnierung empfohlen wird. Nach dem Verdampfen des Losungs- mittels wurde die Platte auseinandergeschnitten. Die Schnittflache wurde mit Wasser benetzt; die nicht wasser- abweisenden Teile der Schnittflache saugten das Wasser

Abb. 5 . Eiiidringtiefe einer S~liconimpragnierui~g bei einer rissigen Puti-plntte: In der D i k e der Eindringtiefe wird keiii Wasser auf- gesaugt und der Putz bleibt hell. Besonders hohc Eindringtiefe ent-

lang dcr Risse.

auf und verfarbten sich dadurch dunkel. In der Starke der Eindringtiefe der Siliconlosung wurde kein Wasser aufgesaugt und der Beton blieb hell. Es zeigte sich, dai3 bei den Rissen die Siliconlosung besonders tief eindringt und kein Wasser aufgesaugt wird.

Die Siliconimpragnierung ist aber auch in der Lage, das Eindringen von Wasser iiber einen Rig zu verhin- dern, wenn der Rig erst nach der Siliconbehandlung gebildet wird, d. h. wenn an der Stelle des Risses die Eindringtiefe der Siliconlosung nicht hoher ist als an den rissefreien Flachen. Abb. 6 zeigt eir! solches Beispiel. Die

Abb. 6. Die Siliconimpragnierung verhindert das Eindringen von Wasser iiber Risse, wenii der Ri5 erst nach der Impragnierung

gebildet wird.

rechte Halfle einer Betonplatte wurde satt impragniert. Nach dem Verdampfen des Losungsmittels wurden an der impragnierten sowie an der unbehandelten Platten- halfke Risse von 0,6mni Breite erzeugt. Gibt man auf diese Risse Wassertropfen, so wird das Wasser an der unbehandelten Plattenhalfke aufgesaugt und dringt in den RiB besonders tief ein. Bei der wasserabweisenden Flache bleibt der Wassertropfen auf dem Rii3 stehen.

Urn bei den Dispersionsfarben die durch die Risse ver- ursachten Schaden zu vermeiden, ware es erforderlich, da8 das Grundiermittel die gleiche Wirkung aufweist wie die Siliconimpragnierung. Aufgrund der giinstigen Eigenschaflen der Siliconimpragnierung hat man sich schon vor mehreren Jahren uberlegt, statt der herkomm-

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lichen Grundiermittel die Silicon-Bautenschutzmittel als Grundierung fur Dispersionsanstriche einzusetzen.

Die Ergebnisse von Labor- und Bewitterungsversuchen sprechen zugunsten der Silicongrundierung: siehe Abb. 7.

Abb 7. 16 Mon. bewittertc I’orenbetonplatten mit Dispersionsanstrich Anstrich Nr. 69 und 71 mit herklimmlicher Grundierung Anstrich XI-. 70 und 72 mit Silicongrundierung

Abb. 8. Wassertropfen auf cinem Dispersionsanstrich mit verschiedenen Grundierungen

links: Wasser auf den Ri13 gegcben, dringt ein und Anstrichtrager wird am Ria dunkel - Grundierung nach herkoninilicher Art

rechts: Wasser bleibt auf dem RiI? stchen - SilicongrtiiidieruiiS

Die Abb. 8 zeigt die Wirkung der Silicongrundierung im Vergleich zur herkommlichen Grundierung bei einem Laborversuch. Bei einer Betonplatte mit Eisengittereinlage wurde die linke Halfte mit einer herkommlichen Grun- dierung auf Basis eines anorganischen Harzes und die rechte Halfte rnit einer Silicongrundierung versehen. Dann wurden die beiden PlattenhalRen zweimal mit einer guten Dispersionsfarbe gestrichen. Nach dem Auf- trocknen wurden Risse von 0,4 mm erzeugt. Das auf diese Risse aufgetropfte Wasser zeigt die unterschiedliche Wir- kung der Grundierungen.

Die auf Abb. 8 gezeigte Wirkung der Silicongrundie- rung kann das Eindringen von Regenwasser in die sich bildenden Risse im Dispersionsanstrich verhindern und dadurch die Haltbarkeit der Anstriche wesentlich verbes- sern, was die Praxis an zahlreichen Objekten auch besta- tigte. Die befurchtete schlechtere Haflung des Dispersions-

anstriches auf dem siliconbehandelten Untergrund ist nach den Versuchen und langjahrigen Erfahrungen unbegrun- det.

Als Grundiermittel fur die Dispersionsfarben eignen sich sowohl die wasserloslichen Siliconate als auch die in organischen Losungsmitteln gelosten Siliconharz-Bauten- schutzniittel.

Da die Silicon-Bautenschutzmittel in sehr stark ver- dunnter Form als Grundiermittel eingesetzt werden, ist auch die preisliche Belastung nicht gestiegen. Setzt man die wasserloslichen Siliconate ein, so hat man sogar weniger Kosten als bei den herkommlichen Grundiermitteln.

Durch die Anwendung stark verdunnter Losungen und den damit verbundenen geringen Festgehalt kann man mit der Silicongrundierung zwar die Wassersaugfahigkeit der Risse aufheben, aber keine oder nur eine geringfugige Verfestigung des Untergrundes erzielen. Deswegen hat man nun auch Grundiermittel entwickelt, bei denen ein Siliconharz mit einem organischen Harz kombiniert wurde. Das Siliconharz dringt in den Baustoff ein, wo- durch die geschilderte Wirkung eintritt, wahrend das organische Harz an der Oberflache verbleibt und den Baustoff verfestigt. Diese Kombinationen werden mei- stens nur dann eingesetzt, wenn der zu streichende Unter- grund sehr murbe und fur den Anstrich nicht ausreichend tragfahig ist. In anderen Fallen werden oft auch die rei- nen Silicon-Bautenschutzmittel in verdunnter Form ver- wendet.

Die gunstigen Ergebnisse der Praxis rnit den Silicon- oder siliconhaltigen Grundiermitteln lassen darauf schlie- i3en, dai3 In der Zukunft diese Produkte die herkomm- lichen Grundiermittel wie Dispersionen oder Losungen organischcr Harze oder Halbole usw. immer mehr ver- dringen werden.

Zusammenfassung

Anstriclisdiaden an Fassaden mit rissigen Dispersions- anstrichen haben gezeigt, dai3 der bisher ubliche Anstrich- aufbau den Forderungen nicht entspricht. Da der An- strichfilm selbst nicht verhindern kann, dai3 uber die sich bildenden Risse Regenwasser in das Mauerwerk eindringt und Schaden verursacht, mui3 eine geeignete Grundierung diese Funktion ubernehmen. Wihrend die bisher verwen- deten Grundiermittel nur eine den Anstrich verfestigende Funktion erfullen, aber das Regenwasser ungehindert uber die Risse in das Mauerwerk eindringen lassen, kann man rnit Hilfe von Silicon- oder siliconhaltigen Grun- dierungen die Wassersaugfahigkeit der Risse aufheben und damit Anstrichschaden verhindern. Die Haftfestig- keit des Aiistrichfilmes auf diesen Grundierungen ist genauso gut wie bei herkommlichen Grundierungen. Die neuartigen Silicongrundierungen haben sich in der Praxis bereits bewahrt und werden immer mehr eingesetzt.

(Eingegangen: 4. 8. 1969)

Werkrtoffe und Korrosion