Das Rudolf Gutachten auf http://www.vho.org/D/rga/rga.html

2.5.6. Zerstörung des Pigments im Mauerwerk


Die Auswaschung von löslichen und weniger löslichen Bestandteilen aus Mauerwerken ist in starkem Maße abhängig von den Umweltbedingungen, vor allem der Menge und der Art des korrodierend wirkenden Wassers. Als diesbezüglich besonders wirksam gelten carbonatisierend und kalkauflösend wirkende kohlen- und mineralsaure sowie chlorid- und sulfathaltige Wässer[172,173]. Für die direkte Auflösung des Pigments wird der Eisengehalt des Grundwassers von Bedeutung sein.
Nach einer Untersuchung der über zehnjährigen Korrosionseinwirkung von stark chlorid- und sulfat-haltigem Wasser auf das Betonmauerwerk einer Pumpstation in Ägypten (Manzala Lake) wurde festgestellt, daß die Anteile der leicht löslichen Alkali-Ionen des Betons trotz starker Auswaschungserscheinungen des Zements durchaus im Rahmen der Ausgangswerte lagen, nämlich bei 0,2 % K2O und 1 % Na2O[174] (siehe auch Tabelle 6).
Erklärbar wird dies dadurch, daß prozentual gesehen der Kalkanteil annähernd ebensowenig oder -viel gesunken sein dürfte wie die Alkalien (wenige Prozente). Allerdings befindet man sich bei den Alkalien an der Genauigkeitsgrenze der Analysenmethode, die Änderungen gehen hier also in den statistischen Schwankungen unter. Die gleichwertigen Auflösungserscheinungen von Kalk und Alkalien trotz unterschiedlicher Löslichkeiten sind zum einen dadurch erklärbar, daß nicht alle potentiell löslichen Alkali-Ionen vom Wasser gelöst werden können, sondern ein Teil von diesen schützend von schwerlöslichen Substanzen umgeben ist.
Zum anderen aber wirken in Festkörpern mit großen spezifischen Oberflächen, wie es Mörtel, Betone und Ziegelsteine sind, starke Adsorptions- und Adhäsionskräfte auf Stoffe an deren Oberfläche, so daß diese nur schwer freigesetzt werden[163]. Zudem sind schließlich in solchen Materialien die Diffusionswege gelöster Stoffe sehr lang und die Diffusionswiderstände sehr hoch.
Nichtcarbonatisierte Regionen des Mauerwerks sind solche ohne äußeren Witterungseinfluß. In ihnen wird eine Erniedrigung des CN-- oder des Hexacyanoferrat(II)-Gehaltes kaum erfolgen können. Anders ist dies jedoch im carbonatisierten Bereich. Da das Dissoziationsgleichgewicht vermehrt auf der Seite der flüchtigen Blausäure liegt, kann deren Konzentration durch Ausgasung erniedrigt werden. Eventuell nicht umgesetztes komplexes Eisencyanid, vor allem das äußerst stabile Hexacyanoferrat(II), unterliegt freilich nicht diesem Prozeß der Ausgasung, da das Cyanidion hier fest gebunden ist. In tieferen Gesteinsregionen wird es auch über längere Zeiträume nachweisbar sein und sich dort zunehmend zum Eisenblau umsetzen können. Die löslichen Cyanidverbindungen unterliegen im feuchten Mauerwerk einer langsamen Migration zur Gesteinsoberfläche, parallel zum Wassertransport (Aufnahme aus dem Erdreich, Verdunstung an der freiliegenden Gesteinsfläche). (Als Migration (lat.: wandern) bezeichnet man gemeinhin das Wandern von Teilchen, getrieben von Kraftfeldern (meist Ionen in elektrischen Feldern), im Gegensatz zur rein statistischen Diffusion. Da in diesem Fall die Cyanidverbindungen nicht von alleine zur Oberfläche wandern, sondern von dem Lösungsmittel Wasser mitgetragen, also getrieben werden, sei hier dieser Begriff verwendet.)
Dort unterliegen sie neben der Erosion auch einem beschleunigten Umwandlungsprozeß zum Pigment, gefördert durch den höheren Wasseranteil, das oberflächlich aktivierte Eisen und eventuell katalytisch wirkende UV-Strahlung. Es ist also auf Dauer an der obersten Mauerschicht mit einer Anreicherung von Eisenblau zu rechnen.
Eisenblau zeigt eine sehr gute Migrationsechtheit, also eine nur sehr geringe Beweglichkeit[112]. Für das Eisenblau, das noch weit schwerer als Kalk und als das übrige im Mauerwerk befindliche Eisen löslich und dazu noch säureresistent ist, bedeutet dies, daß die Erniedrigung der Pigmentkonzentration im Gesteinsinneren praktisch nur mit der Auflösung des den Haftgrund bildenden Kalkes bzw. des Gesamtzementes einhergehen kann. Lösen sich zum Beispiel 2 % des Zementes auf, so wird in ähnlicher Größenordnung auch Eisenblau freigesetzt (nicht gelöst!). Wegen seiner schlechten Löslichkeit wird freilich der größte Teil dieses freigesetzten Pigments im Gesteinsinneren verbleiben.
Für den Anteil des Pigments an einer Probenmasse bedeutet dies, wenn überhaupt, nur eine geringe Verringerung mit der Zeit, da die Pigmentmenge ja auf die Gesamtmenge bezogen wird, welche ebenfalls abnimmt.
Da man es bei Ziegelsteinen im Vergleich zu Mörtel mit einem in der Regel annähernd unzersetzlichen Werkstoff zu tun hat, ist hier eine eventuelle Erniedrigung des Pigments vernachlässigbar. Damit kann es Jahrhunderte dauern, bis das Pigment im dann ebenfalls im Zerfall begriffenen Gemäuer nicht mehr nachzuweisen ist.
Diese Erkenntnisse decken sich mit Erfahrungen, die man mit Wänden macht, die durch schwerlösliche, färbende Substanzen verschmutzt wurden. Solche Wände sind trotz langwieriger Auswaschungsversuche nur in sehr begrenztem Umfang zu säubern.

Da das Eisenblau während des Langzeitversuches (Abschnitt 2.4.5.) eine vergleichbare Langzeitstabilität zeigte wie der ebenso getestete Eisenocker (Fe2O3), kann man in dem hier betrachteten Fall von einer ähnlichen Dauerhaftigkeit des Pigments ausgehen, wie sie das im Mauerwerk enthaltene Fe2O3 aufweist. Da beide als integrale Bestandteile des Mauerwerks anzusprechen sind, beim Eisenoxid aber niemals eine merkliche Auflösung beobachtet wurde, ist im Laufe der Jahrzehnte mit einer merklichen Konzentrationserniedrigung beider Bestandteile nicht zu rechnen.


Anmerkungen

  1. Deutscher Ausschuß für Stahlbeton im Deutschen Normenausschuß, Beurteilung betonangreifender Wässer, Böden und Gase, DIN 4030, November 1989.

  2. H. Grube, in: Betontechnische Berichte 1986-88, Forschungsinstitut der Zementindustrie, Beton Verlag, Düsseldorf 1989, S. 117-141.

  3. H.A. El-Sayed, Cement and Concrete Research 1981, 11, S. 351-362.



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