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Horizontalsperren mit Paraffin? Eine kritische Stellungnahme zur Verwendung von Schmelzmassen.

Horizontalsperren mit Paraffin ?

Eine kritische Stellungnahme zum Verfahren der Abdichtung von Baustoffen durch injizierte Sperrschichten aus Schmelzmassen aus Wachs, Paraffin oderBitumen.

Das Verfahren scheint auf den ersten Blick bestechend einfach und logisch. Die wasserführenden Poren im Baustoff werden unter Druck mit heißen, geschmolzenen Paraffinen oder Wachsen verfüllt. Das Füllgut erstarrt nachdem abkühlen und verstopft die Poren. Das kapillare Saugen und damit auch der Wassertransport werden so dauerhaft unterbunden!

Schmelzmassen sind chemisch inerte, beständige Verbindungen, so dass auch keine Alterung oder ein Abbau der Dichtschicht befürchtet werden muss.

Kritisch hinterfragt, bleibt von dieser scheinbar eleganten Lösung wenig übrig.

Hauptproblem bei dem Verfahren ist die Aufheizung des Substrates/Baustoffes. Selbst niedrig schmelzende Paraffine, (wie z.B.  Kerzen) haben Schmelzpunkte zwischen 60-70°C. Unterhalb ihres Schmelzpunktes erstarren sie schnell, jeder kennt diesen Effekt, z.Bsp. von der tropfenden Kerze.

Für Injektionen in Baustoffe – genauer: in das kapillare Porengefüge eines Baustoffes! – bedeutet das, dass der Baustoff an jedem Punkt, der durch die Injektion erreicht werden soll, während der Injektion mindestens um 20°C- über den Schmelzpunkt des Füllmittels aufgeheizt sein muss. (Besser sind aber 30°C und mehr) – , da es sonst sofort zu Verstopfungen kommt und der Fliessweg des Abdichtunsgmaterials blockiert wird.

Der notwendige Energiebedarf ist sehr hoch! Die spezifische Wärmekapazität eines nassen mineralischen Baustoffes st im Schnitt >2 kj/kg K Baustoff. Gerechnet mit diesem (schon abgerundeten) Wert entspricht das – bei einer angenommenen Dichte von nur 2,2 kg/L, bei einer 30 cm dicken Wand pro m² einem Energiebarf von:

E = 300 L x 2,2 kg/L x 2 kJ/kg K =1.320 kJ/K = 1.320kWs/K = 0,367 kWh/K

Beim Aufheizen von10°C (283.15 K) auf 90°C (363.15 K), entsprichend einem  ΔT von 80 K, ist der Energiebedarf :

E = 80 K x 0,367 kWh/K =29,4 kWh/m²

Dieser theoretische Mindestwert ist aber in der Praxis wegen der großflächigen Strahlungs- und Konvektionsverluste an die Umgebungsluft, bzw. der Erwärmung angrenzenden Baugrundes in der Aufheizzeit, mit einem Faktor 3-5 (abhängig von den baulichen Gegebenheiten) zu multiplizieren, so dass ein tatsächlicher Bedarf an Energie von 88 -147 kWh/m² entsteht.

Bei nur 25 m² zu behandelnder Fläche sind das mit 2200 – 3675 kWh. Eine Energiemenge, die den typischen Jahresbedarf eines Einfamilienhauses übersteigt (und bei Kostenvergleichen mit anderen Verfahren natürlich berücksichtigt werden muss!).

Der Verbrauch wird zusätzlich erhöht, wenn der örtliche elektrische Netzanschluss hohe Entnahmlasten nicht zulässt. Bei den meisten reinen Wohnhäusern, ohne Kraftstromanschluss, ist das der Fall. Es muss also in Abschnitten gearbeitet werden, was die entnommene Energiemenge pro Zeiteinheit durch die Reduzierung der installierten Heizelemente zwar vermindert, die Aufheizzeiten verlängern sich dadurch aber signifikant. Die Konsequenz sind deutlich zunehmende Konvektionsverluste und damit noch höhere Kosten.

Bei diesen Überlegungen ist das größte Problem der paraffinischen (oder den ihnen ähnlichen, bituminösen) Horizontalsperren noch ausgeklammert: Der Wassergehalt feuchter Baustoffe.

Der Wassertransport im Baustoff erfolgt vorzugsweise durch das sogenannte kapillare Saugen der Mikroporen in der Baustoffstruktur. Sind diese Poren ganz oder teilweise mit Wasser gefüllt, muss bei den diskutierten Verfahren das Schmelzmittel das Wasser aus den Poren verdrängen, um sie deaktivieren .

Schon aus Gründen, die in der Dimension der Poren zu suchen sind, ist das – wie weiter unten beschrieben – nicht einfach, zumal das eingedrungene Wasser ja entweichen muss. Das Porengefüge in einem Baustoff – gleichgültig ob Naturstein, Ziegel oder Beton – ist nämlich keine labyrinthähnliche Struktur aus weitestgehend gleichmäßig großen Kanälen, sondern ein Konglomerat aus Hohlräumen mit kleinen und kleinsten Durchmessern, meist vernundem durch noch kleinere Öffnungen.

Die Dimension vieler dieser Öffnungen liegt im Bereich von Mikro- und sogar Nanometern ( 1 Nanometer (nm) = 0,000001mm ) und damit – zumindest teilweise – bereits in molekularen Größenordnungen.

Wasser, (Molmasse 18) ist eines der kleinsten Moleküle. Es kann in so extrem feine Strukturen noch leicht eindringen, sein hochpolarer Charakter unterstützt dabei die Wanderung und die Benetzung der mineralischen Porenoberflächen.

Im krassen Gegensatz dazu sind die Molekülketten der (festen) paraffinischen Kohlenwasserstoffe ( [CH3-(CH2)n-CH3] mit n=20 und mehr und entsprechend hohen Molmassen >350 ) extrem groß. Sie können in Nanoporen nicht mehr eindringen. Und  hydrophobe, unpolaren Kohlenwasserstoffe wie Paraffin, Wachs oder Bitumen, benetzen den Baustoff nicht, lagern sich also nicht an der Oberfläche der Poren an, können deshalb auch nicht den dort anhaftenden Wasserfilm verdrängen.

Argumentiert wird gerne, dass das Problem des Porenwassers in der Struktur durch die – mit dem aufheizen verbundene – Trocknung des Baustoffes gelöst sei. In der Praxis ist eine durchgängige Trocknung aber durch die nur kurzzeitige Aufheizung einer nassen Wand unmöglich.

Damit Wasser aus den feinen, verteilten und verzweigten Poren verdunsten kann, ist ausreichende Zeit erforderlich, auch bei einer unterstützenden Erwärmung des Baustoffes. Und keinesfalls darf bei einer forcierten Trocknung die Temperatur extrem – bis in die Nähe des Siedepunktes des Wassers – erhöht werden, um Schäden an der Struktur zu vermeiden.

Fazit: Homogene, d.h. durchgehende, funktionssichere Sperrschichten aus Wachs, Paraffin oder anderen Schmelzmassen in mineralischen Baustoffen sind aus physikalischen Gründen, wenn überhaupt, höchstens in Baustoffen mit durchgehend grober Porenstruktur, also in Porenbeton oder Bimsbaustoffen, technisch möglich. Die dabei anfallenden Energiekosten sind sehr hoch.

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