Kapillarität

Einleitung

Taucht man enge aufeinanderliegende Platten in Wasser, so steigt das Wasser zwischen den Platten auf. Die Steighöhe ist dabei davon abhängig, wie groß der Abstand zwischen den Platten ist. Je enger der Abstand, desto höher ist die Steighöhe. Diesen Effekt nennt man Kapillarität. Er wird duch die Adhäsion und die Kohäsion verursacht. Kleinformatige Platten (FZ oder Schiefer) müssen wegen der Kapillarität mit einer Mindestüberdeckung eingedeckt werden, die größer ist als die durch die Kapillarität verursachte Steighöhe zwischen den eng aufeinander liegenden Platten.

Kohäsion

Kohäsion beschreibt die Anziehungskraft von Molekülen eines Stoffes untereinander und wird umgangssprachlich auch als Zusammenhangskraft bezeichnet. Je größer diese inneren Kräfte sind, um so schwerer wird es einen Baustoff durch Sägen oder Schneiden zu bearbeiten.

Bei Dämmstoffen wie Mineralwolle oder Polystyrol (Styropor) sind diese inneren Kräfte zwischen den Molekülen gering und man spricht dann von geringer Kohäsion. Sie lassen sich mit einem einfachen Messer schneiden. Holz und Holzwerkstoffe, Porenbeton und Schiefer lassen sich auf Grund ihrer mittleren Kohäsion mit einfachen Werkzeugen sägen. Bei Stahl, Beton und Granit benötigt man auf Grund der starken inneren Kräfte (hohe Kohäsion) aufwändigeres Spezialgerät.

Adhäsion

Adhäsion beschreibt die Anziehungskraft von Molekülen zweier verschiedener Stoffe miteinander. Die Adhäsion wird auch als Anhangskraft bezeichnet und spielt bei jeder Verklebung eine entscheidende Rolle. Werden z. B. zwei Bleche mit Silikon oder PU-Kleber aufeinandergeklebt wirkt an den Kontaktstellen vom Kleber zum Blech Adhäsion. In der Kleberschicht selbst wirkt die Kohäsion, die den Klebstoff selbst zusammenhält. Werden die Bleche auseinander gerissen und es bleibt Kleber auf beiden Blechen hängen, wurde die Kohäsion des Klebers überwunden. Bleibt der Kleber an einem Blech komplett erhalten und hat sich hat sich von dem zweiten Blech komplett gelöst, sind die Adhäsionskräfte überwunden worden. Staub, Fett und Wasser verhindern, dass Adhäsionskräfte auftreten und tragfähige Verbindungen entstehen.

Im Bereich der Überdeckung von Schweißbahnen findet beim Verarbeiten auch eine Verklebung statt. Hier werden zwar zwei Schichten verklebt, diese bestehen aber aus dem gleichen Material. Deshalb wird hier von einer "homogenen Nahtverbindung" gesprochen. In der Naht wirken Kohäsionskräfte.

Kapillarität

Unter dem Begriff Kapillarität versteht man das Aufsteigen von Flüssigkeiten in engen Poren und Spalten.

Kapillariät wird durch das Zusammenwirken von Adhäsion und Kohäsion verursacht. Ist die Adhäsion größer als die Kohäsion, wie es bei Wasser in Glasröhrchen der Fall ist, so steigt dieser Stoff in engen Röhren und Fugen hoch. Je enger die Fuge ist, desto höher. In seltenen Fällen (Quecksilber) ist die Kohäsion größer.

Durch die Kapillarität kann Wasser in dem engen Spalt zwischen zwei dicht aufeinanderliegenden Platten aufsteigen. Deswegen müssen z.B. FZ-Platten mit ausreichender Überdeckung eingedeckt werden. Darüberhinaus muss die Überdeckung größer werden, je flacher die Dachneigung ist.

Wir nutzen die Kapillarität aber auch bei Dacharbeiten aus. Beim Verlöten von Dachrinnen müssen die Rinnenteile eng aufeinanderliegen, damit durch die Kapillarität das flüssige Lot gleichmäßig zwischen die aufeinanderliegenden Platten läuft. Der maximale Lötspalt darf nur 0,5mm groß sein!

Bei der Schlauchwaage ist der in dem nebenstehenden Zeichnung skizzierte Effekt, dass auf Grund der Adhäsion die Flüssigkeit sich an den Seiten 'hochzieht' zu berücksichtigen.

Bauschäden

Auswirkungen

Durch Kapillarität können eine Reihe von Bauschäden entstehen, wie

• Zerstörung des Deckmaterials durch Frost vor allem in Haarrissen
• Beeinträchtigung der Dämmung
• Korrosion der Befestigungsmaterialien wie z.B. Nägel oder Armierung
• Ausblühungen und Wasserränder in Putz und Mauerwerk

Beispiele

Im dargestellten Schadensfall sind ca. 5000 Liter Wasser aus dem Heizungskreislauf unter die Bodenplatte des Klassenraums gelaufen. Die Ortung der Undichtigkeit hat erst Erfolg gehabt, nachdem über Kapillarität das Wasser im Putz der Wände aufgestiegen ist und einen sichtbaren Rand verursacht hat. Selbst die horizontale Sperrschicht im Mauerwerk (rechtes Bild) konnte das Wasser nicht daran hindern aufzusteigen weil der Putz vor der Sperrschicht bis in den durchfeuchteten Bereich durchgezogen wurde. Zur Sanierung wurde die Bodenplatte angebohrt, die Luft angesaugt und durch Trockengeräte über ca. 5 Wochen entfeuchtet. Der Bodenbelag wurde entfernt und der Sockel abgestemmt. Hier ist durch ein kleines Loch ein großer Schaden entstanden!

konstruktive Maßnahmen

Aus diesem Grund sind kapillarbrechenden Schichten zur Verhinderung von Bauschäden durch Kapillarwirkungen erforderlich. Möglichkeiten sind:

• eine Trennlage zwischen Holz und Mauerwerk
• Überdeckung und/oder Überlappung
• Kies oder Drainage

Bei Schiefer und FZ-Platten hängt die Mindesthöhenüberdeckung zur Gewährleistung der Regensicherheit von der Dachneigung ab. Denn je flacher die Dachneigung, desto größer ist die Steighöhe des Wassers zwischen den Platten.