Leseprobe ET 04 2015 - Holzmann Medienshop

Kapazitative Estrichmessung | Fachwissen | Anwendung
Estrichprüfung: Mit der kapazitativen Messungen auf der sicheren Seite?
Stets auf
Ausgleich bedacht
Walter Denzel spricht baustoffzerstörenden Messmethoden à la CM keine repräsentativen Messergebnisse zu. Die kapazitativen Messungen und die Kenntnis der jeweiligen Ausgleichsfeuchte seien der Schlüssel zur fehlerfreien Estrichprüfung.
Nicht spezifizierte Restfeuchte-Zustände sind die Haupt­
ursache von Feuchte-Schadensfällen. Dabei erlaube ein
Feuchteprofil, zusammen mit dem Wert der sich unter normalen Nutzungsbedingungen einstellenden Ausgleichsfeuchte, genaue Messungen des kritischen RestfeuchteGehaltes einer Baustoff-Masse. Das sagt der Inhaber der
DNS-Denzel-Feuchte-Messtechnik, Walter Denzel. Die
beste Messmethode ist für ihn denn auch die Bestimmung
der Dielektrizitätszahl mittels eines hochfrequenten Messfeldes (kapazitive Messung).
„Da jede Baustoff-Mischung einem anderen Ausgleichsfeuchte-Zustand zustrebt, ist es notwendig, für jede Baustoff-Mischung ein spezifisches Feuchteprofil herzustellen.
Ohne Ausgleichsfeuchte-Grenzwert kann keine korrekte
und reproduzierbare Restfeuchte-Messung erfolgen“, sagt
Denzel und geht dabei von folgender Ausgangslage aus:
Künstliche zement- oder gipsgebundene Baustoffe bestehen aus Bindemittel, Zuschlagstoff (Sand und Kies), ggf.
Zusatzmittel und Wasser. Rund 45 % der Anmach-Wassermenge wird im Kristallgitter der Baustoff-Mischung (temperaturabhängig) gebunden.
55 % der Anmach-Wassermenge sind also für die Festigkeit
und sonstigen Funktionen des Bauteils unnötig und gefährlich. Sie müssen aus der 5 cm (oder mehr) starken Baustoffschicht über die Kapillaren an die Oberfläche der BaustoffMasse transportiert werden, um sich dort dann „in Luft aufzulösen“, wenn der umgebende Luftdruck niedriger ist als
der an der Oberfläche des Baustoffes entstehende Wasserdampfdruck (Brokamp, 2009).
Der Feuchtegehalt bestimmt die
Qualität des Baustoffs
Mit dem „richtigen“ Feuchtegehalt steht oder fällt die Qualität des Baustoffes bzw. des Bauteils (IBF, BEB, 2010).
Ein zu feuchter Baustoff verursacht Schimmel, Verformungen, Risse, Zersetzung. Ein zu trockener Baustoff zerfällt.
Als „ausgeglichen feucht“ lässt sich ein Baustoff (vgl. Diagramm oben) dann bezeichnen, wenn der Wasserdampfdruck an der Oberfläche des Baustoffes gleich dem Wasserdampfdruck in der Luftschicht darüber ist. Solange die
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Ausgleichsfeuchte (in
Gew.-%) für verschiedene Baustoff-Mischungen: ZE-09 bis ZE-18
sind drei unterschiedlich druckfeste Zement­
estriche; C-25/30 ist ein
Beton der Festigkeitsklasse 25. Der blaue
Balkenteil steht für den
„trockenen“ Baustoff,
der grüne Balkenteil
kennzeichnet die „ungefährliche“ 20-°C-Ausgleichsfeuchte, rot die
„gefährliche“ Restfeuchte-Menge.
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
ZE-09
ZE-16
ZE-18
C-25/30
Grafik: bwd
Baustoff-Oberfläche nicht abgedeckt, belegt oder beschichtet („abgedichtet“) ist, kann sich der Wasserdampf in der
Luftschicht auflösen und wird über Luftströmungen abtransportiert. Nach und nach entsteht so beim Trockenvorgang das oben beschriebene Gleichgewicht des „ausgeglichen feuchten“ Baustoffes (BEB, VDZ, ZDB, 2008; Brokamp, Trettin, Müller, 2011).
Wurde aber eine Grundierung oder ein Belag auf der Baustoff-Oberfläche (etwa der Estrich-Oberfläche) aufgetragen
bzw. verlegt, bevor der Trocknungsvorgang abgeschlossen
ist, wird der Trocknungsvorgang gebremst. Dies führt zu einem Wasserdampf-Überdruck zwischen Baustoff-Oberfläche und Belags-Unterseite (Wolff/Raupach, 2008). Je nach
Temperatur in der Baustoff-Masse kann dies für die „Abdichtung“ Schäden bis hin zur Zerstörung bedeuten.
Beim Verdampfen expandiert Wasser zum 1.650-fachen
seines Flüssig-Volumens. Auch kleinste Wassermengen
können somit zum Feuchterisiko werden. Für die RisikoAbschätzung kann die folgende Berechnung dienen:
1 m2 eines 5 cm dicken Estrichs wiegt ca. 11 kg (spezifisches
Gewicht von 2.200 kg/m³). 0,1 % Gewichtsanteile Wasser sind demnach ca. 115 g Wasser in 1 m2/5-cm-Estrich.
(0,5 % = 575 g; 1,0 % = 1.150 g Wasser). Diese 115 g Wasser
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Fachwissen | Anwendung | Kapazitative Estrichmessung
Was bedeutet ...
Kapazitative Messung
Bei der kapazitativen Feuchtemessung mit HF-Sensoren erfasst
ein hochfrequentes Wechselfeld ein Volumen um zwei bzw. drei
Elektroden. Daraus lässt sich die material- und insbesondere die
feuchteabhängige Kapazität des Baustoffes ermitteln. Diese Methode ist ein Sonderfall der FDR (Frequency-Domain-Reflectometry – Frequenzbereichsmessung/nicht zu verwechseln mit einer
Widerstands-Messung). Diese verwendet in der Regel eine einzige
Frequenz im Bereich zwischen etwa 100 kHz und 10 MHz.
führen bei 2 °C Temperatur-Anstieg in den Baustoff-Poren
zu 0,3 bar Überdruck, wenn eine „Abdichtung“ vorhanden
ist (Wolff/Raupach, 2008).
Für die Beurteilung der Eignung eines Baustoffes zur weiteren Beschichtung oder Belegung ist es wichtig, die Restfeuchte-Menge zu kennen! 2,0 (1,8) CM-% ist welche Wassermenge? „Für 95 % aller Bauschäden ist zu viel Restfeuchte ursächlich“, sagt Denzel.
Mit einem Standard-Feuchteprofil der jeweiligen BaustoffMischung lassen sich alle Abweichungen auf der Baustel-
le (Mischfehler, Verdichtungs-Probleme, Schichtdicken,
örtliche Trocknungs-Bedingungen) erkennen und auf Relevanz bezüglich möglicher Schäden beurteilen. Mit dem
Standard-Feuchteprofil lassen sich auch Abweichungen in
der Rezeptur und Rohstoff-Unterschiede erkennen und zuordnen (Denzel, W., 2007).
Ohne bekanntes, baustoffspezifisches Feuchteprofil und
ohne Kenntnis des 20-°C-Ausgleichsfeuchte-Grenzwerts
kann man weder den aktuellen Restfeuchtezustand messen noch beurteilen, ob dieser „trocken genug“ oder „zu
feucht“ ist (Denzel, W., 2008, Kuschel, M., 2012).
So funktioniert die
kapazitative Messung
Künstlich beheizbare Baustoff-Schichten weisen häufig ungleichmäßige Trockenzustände und unnatürliche Festigkeitsverhältnisse auf, deren großflächige Eignungs-Beurteilung für Folgemaßnahmen unmöglich ist.
Hinsichtlich der Messmethoden seien an dieser Stelle die
kapazitative Feuchtemessung (siehe Kasten oben) und
baustoffzerstörende Messmethoden genannt (siehe Kasten
Seite 18). Das kapazitive Messverfahren, bei dem speziell
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Kapazitative Estrichmessung | Fachwissen | Anwendung
geformte Sensorkontakte einen optimalen Anpressdruck
auf die zu messende Materialoberfläche möglich machen
und damit gut reproduzierbare Messergebnisse liefern,
wird von Denzel bevorzugt.
„Beim Messvorgang wird durch ein amplitudenstabiles Signal mit einer Messfrequenz von 3 MHz ein hochfrequentes
elektrisches Feld erzeugt, mit dem die Kapazität zwischen
den Sensoren des Gerätes, abhängig von der Dielektrizitätszahl des Materials, ermittelt wird. Durch eine materialspezifische Kalibrierung, welche im Gerätespeicher hinterlegt ist, wird der Feuchtegehalt direkt in Gewichts-%, bezogen auf die Trockenmasse, angezeigt. Grundlage für die
Kalibrierung sind Vergleichsmessungen an gleichen Baustoff-Rezepturen nach dem Trocknungs-Verfahren 20 °/55
%/42 °C“, erläutert Denzel.
Die Kalibrierung des DNS-Messergebnisses wird für 5-cmEstrichproben und 25-cm-Betonproben unterschiedlicher
Bindemittel vorgenommen, die zunächst im 20 °C/55 %
rel.F.-Klima lagern (um den unter „normalen“ Baustellenbedingungen erreichbaren, 20/55-Ausgleichsfeuchte-Zustand ermitteln zu können) und danach im 42-°CWärmeschrank künstlich getrocknet werden, um den
0,0-%-„Trocken“-Zustand erkennen zu können, der im Falle von Fußboden-Heizungs-Systemen relevant sein kann.
Die zerstörungsfreie Eindringtiefe des DNS-Messfeldes
kann bis zu 25 cm betragen, wobei „trockene“ Baustoffschichten (z.B. Kälte- oder Schall-Dämmschichten), die
hinter bzw. unter der zu messenden Baustoff-Schicht liegen, das Messfeld begrenzen. Größere Baustoff-Schichtdicken werden demnach mit höheren und dadurch sichereren
Messergebnissen angezeigt.
Der effektive Messbereich der Geräte reicht für die Nutzung als Baufeuchte­messgerät von 0 bis 5 Gewichts-%
Wasser im Material. Temperaturänderungen im Baustoff
sind im Bereich von etwa 0 bis 40 °C nicht relevant. Bei
Umgebungs-Temperaturen unter 0 °C und relativ hoher
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DNS-G-821-Anzeige mit vorberechnetem Sollwert für Unterbau und Fertigbelagsart (Belegreife-Wert). Ist-Wert (analog + digital) der aktuellen
Feuchte-Messung. Angabe der überschüssig vorhandenen, gefährlichen
Restfeuchtemenge in 1 m²/5-cm-Estrich.
Luftfeuchtigkeit kann sich am DNS-Feuchte-Sensor Kondenswasser bilden, das kurzfristig verdampfen muss, um
das Sensor-Eingangs-Signal nicht unnötig zu erhöhen. Die
materialspezifische Kalibrierung (in Abhängigkeit vom
Feuchteprofil) sorgt, zusammen mit der elektronischen Stabilität des Messgerätes und der guten Ankopplung an das
Baumaterial, so der Befürworter der kapazitativen Messmethode. Denzel spricht dabei von einer Reproduzierbarkeit der so ermittelten Messergebnisse von > 99 %, wenn
die Geräte-Kalibrierung dem spezifischen Baustoff entspricht. Bleibt die Rahmenrezeptur der Baustoffe unverändert, liegt die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse,
trotz wechselnder Rohstoff-Chargen, bei > 97 %.
Unter Berücksichtigung der korrekten Anwendung stellt
diese Methode laut dem Gerätespezialisten aus Börtlingen derzeit die beste Feuchte-Messmethode für den einfachen Einsatz im Baugewerbe dar und er liefert seine Erfahrungen gleich mit: Denzel: „Aufgrund mehrerer positiver
Prüfberichte und Untersuchungs-Ergebnisse entspricht die
DNS-Denzel-Feuchte-Messmethode dem Stand der Technik. Die in über 20 Jahren bei mehr als 5.500 Nutzern schadensfrei angewandte DNS-Denzel-Feuchte-Messtechnik
erfüllt auch die Forderungen einer allgemein anerkannten
Regel der Technik.“ M
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Baustoffzerstörende Messmethoden
Drei offensichtliche Nachteile
Folgende Nachteile weisen nach Ansicht von Walter Denzel baustoffzerstörende Messmethoden auf. Sie
• können keine, für die unterschiedlich feuchte Gesamtfläche
repräsentativen Messergebnisse zeigen,
• können nur eine Momentaufnahme liefern (für Zeitreihen
müssen aber ständig Proben gezogen werden – in der Praxis
unmöglich),
• sind mit Zeitverlust verbunden (gravimetrische Auswertung).
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