Feuchtemessung an Bauteilen - so funktioniert es

Feuchtigkeit ist überall - angefangen von der Luft bis hin zu Bauteilen wie Holzbalken, Parkett, Putz, Mauerwerk oder Wärmedämmung. Bei manchen Bauteilen ist Feuchtigkeit durchaus wünschenswert und keinesfalls schädlich. Holz darf beispielsweise nicht unter einen gewissen Prozentsatz austrocknen, sonst wird es spröde und rissig. Holz muss mit einer bestimmten Feuchte eingebaut werden, die von der Raumfeuchte abhängig ist. Andernfalls ist infolge von Schwind- oder Quellvorgängen mit Fugen, Rissen oder Aufwölbungen zu rechnen. Wird die Wärmedämmung dagegen feucht, steigt die Wärmeleitfähigkeit an. In diesem Fall kann dann nicht mehr von Wärmedämmung gesprochen werden, da nichts mehr dämmt. Es ist nur noch wichtig, wo und nicht wieviel Feuchtigkeit sich in der Dämmung befindet. Frisch verlegter Estrich braucht etwa drei Wochen, ehe der Fußboden darauf verlegt werden darf. Aus diesen und anderen Gründen ist es manchmal erforderlich, dass die Feuchtigkeit von Bauteilen bekannt ist. Dafür gibt es Messgeräte und Methoden, die mehr oder weniger genaue Resultate liefern.

Calciumcarbid-Methode

Die CM-Prüfung ist zur Bestimmung der Feuchte von mineralischen Baustoffen geeignet. Man kann beispielsweise die Durchfeuchtung von verputzten Wänden oder die Verlegereife eines Estrichs ermitteln. Dazu wird dem Bauteil je nach vermuteter Durchfeuchtung eine Messprobe von etwa 10 g bis 50 g entnommen. Das Prüfgut wird in einem Mörser zerkleinert und dabei grobe Teile wie Split und Kies aussortiert. Da diese keine Feuchtigkeit enthalten, würden sie das Messergebnis verfälschen. Nach genauem Abwiegen der Probe, wird diese zusammen mit 4 Stahlkugeln und einer Ampulle Calciumcarbid in eine Druckflasche aus Stahl gegeben. Die Flasche wird mit einem Manometerkopf verschlossen und kräftig geschüttelt. Durch eine chemische Reaktion entsteht ein konstanter Druck, der am Manometer abgelesen werden kann. Aus diesem Druck und der Probenmenge ergibt sich der Wassergehalt in Prozent, den man aus Tabellen ablesen kann. Die CM-Prüfung kann unkompliziert vor Ort vorgenommen werden, das heißt, es sind keine aufwendigen Laboruntersuchungen wie bei der Darrprobe notwendig.

Elektrische Verfahren der Feuchtemessung

Widerstandsfeuchtemessung

Bei der Widerstandsmessung wird mit Nadeln an die Feuchtemessung herangegangen. Zwei Meßfühler werden in das Bauteil geschlagen, gerammt oder gebohrt und der elektrische Widerstand in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit gemessen. Feuchte Stoffe sind elektrisch leitfähiger und der elektrische Widerstand ist niedriger. Am Meßgerät werden die Ergebnisse angezeigt, die unter Berücksichtigung verschiedener Baustoffe in Feuchtigkeitsprozente umgerechnet werden können. Anfänglich wurde diese Art der Messung lediglich in der Holz- und Forstwirtschaft genutzt. Inzwischen ist auch die Messung von mineralischen Stoffen möglich. Die Widerstandsmessung ist eine einfache und schnelle Methode, die Feuchtigkeit von Bauteilen zu bestimmen. Allerdings sind sehr leicht sehr große Verfälschungen der Messergebnisse möglich. Ungleiche Feuchteverteilung im Meßgut, Temperatur, Homogenität und Dichte des Materials, Klebstofffugen, Oberflächenbehandlungen oder schlechter Kontakt der Elektroden können zu Fehlmessungen führen. Durch mehrere Messungen lassen sich solche Fehlmessungen jedoch abfedern, wobei völlig einwandfreie Werte dennoch nicht zu erwarten sind.

Kapazitive Feuchtemessung

Bei dieser Art der Messung wird die Feuchtigkeit mit elektromagnetischen Wellen zerstörungsfrei, das bedeutet, ohne Rammelektroden ermittelt. Die Feuchtemessung erfolgt über das Auflegen der am Gerät befestigten Meßbügel auf dem Meßgut. Man spricht von einem "dieelektrischen" Wassergehaltsmessverfahren. Je höher die Dielektrizitätskonstante, desto größer ist die Feuchtigkeit. Die Messung erfolgt über vom Meßgerät ausgesandte Hochfrequenzwellen. Dabei wird eigentlich die Kapazität eines Kondensators gemessen, der das Herz des Meßgeräts darstellt. Die Messelektronik wandelt die Messdaten in einen ablesbaren %-Wert um. Die Rohdichte des zu messenden Materials muss allerdings bekannt sein, da sonst keine vernünftigen Ergebnisse zu erwarten sind. Meßfehler können auch bei unebenen Oberflächen auftreten, wenn der Meßbügel nicht vollständig aufliegt. Wie bei der Widerstandsfeuchtemessung, ist auch bei dieser Methode darauf zu achten, daß mehrere Messungen durchgeführt werden, um Meßfehler erkennen und beseitigen zu können. Die kapazitive Feuchtemessung ist sowohl für Holz als auch für mineralische Baustoffe geeignet.

Gravimetrische Feuchtemessung

Bei der auch als Darr-Methodebekannten gravimetrischen Feuchtigkeitsbestimmung wird vom Baustoff eine Probe genommen. Diese Probe wird zuerst gewogen und anschließend bei etwa 105°C in einem Trockenofen getrocknet (Anhydrit-Fließestrich bei etwa 40°C). Dabei entweicht das in der Probe enthaltene freie Wasser. Höhere Temperaturen würden auch das gebundene Wasser freisetzen. Nach dem Trocknen kann nach erneutem Wiegen der Wassergehalt festgestellt werden. Wässert man anschließend die Probe und wiegt sie, bekommt man die Sättigungsfeuchte. Damit hat man den Durchfeuchtungsgrad und die maximale Wasseraufnahmefähigkeit des Baustoffes ermittelt. Mit der Darr-Methode läßt sich der Feuchtegehalt von Baustoffen sehr genau bestimmen. Neben Holz und mineralischen Baustoffen ist das Verfahren auch für Dämmstoffe sehr gut geeignet. Es läßt sich allerdings nicht auf der Baustelle durchführen und bringt keine schnellen Ergebnisse, da sich die Probe mindestens 24 Stunden im Trockenschrank befinden muss. Zudem wirkt das Verfahren zerstörend, es wird schließlich eine Probe genommen. In der Praxis findet es daher nur Beachtung, wenn sehr genaue Feuchtewerte benötigt werden.

Radiometrisches Neutronenmessverfahren

Das radiometrische Neutronenmessverfahren arbeitet nach dem Prinzip der Neutronenabbremsung. Die von der Neutronensonde ausgesandten Neutronen werden beim Auftreffen auf den Wasserstoffkern langsamer. Dieser Bremsvorgang läßt sich elektronisch auswerten und erlaubt Angaben über den Wassergehalt eines Baustoffes. Gute Ergebnisse liefert das Messverfahren bis zu einer Tiefe von 20 cm, bei trockenen Bauteilen bis zu einer Tiefe von 30 cm. Die Erfassung von chemisch gebundenem Wasser führt zur Störung der Messergebnisse. Voraussetzung ist daher, dass die verwendeten Stoffe des Baukörpers bekannt sind. In der Praxis wird die Neutronensonde daher hauptsächlich zur zerstörungsfreien Feststellung der Feuchteverteilung unter Flachdächern verwendet. Weitere mögliche Anwendungsgebiete sind die Leckortung von Fußbodenheizungen und Rohrleitungen sowie die Untersuchung von Keller- und Wandbereichen. Da für die Messung strahlungsintensives Material verwendet wird und man daher Sondergenehmigungen für Transport und Bedienung benötigt, wird der Umgang mit der Neutronensonde häufig gemieden.

Mikrowellen-Feuchtemessung

Diese Methode zählt ebenfalls zu den zerstörungsfreien Feuchtigkeitsmessverfahren. Das Messprinzip beruht auf dem Messen des Energieverlustes, der entsteht, wenn Flüssigkeiten von außen durch Mikrowellen hoher Frequenzen bis zur Resonanz angeregt werden. Dort zeigen viele flüssige Stoffe ihr Maximum an Absorption. Bei den meisten Materialien wie Holz, Mauerwerk oder anderen Baustoffen läßt sich auf diese Weise der Wassergehalt bis in eine Tiefe von 20 cm bis 25 cm bestimmen. Das Mikrowellenverfahren ist ein sehr schnelles, aber auch sehr teures Verfahren. Die Bauteilfeuchte läßt sich sofort am Laptop ablesen. Bei bestimmten Geräten sind allerdings zum Schutz der Gesundheit Schutzmaßnahmen zu treffen. Zudem ist eine ebene Unterlage notwendig, da es sonst zu Problemen beim Ankoppeln kommt.

Thermografie

Mit dem Infrarotververfahren kann zwar nicht die genaue Bauteilfeuchte bestimmen, doch es eignet sich sehr gut zum Orten von Leckstellen. Durch das Verdunsten von Feuchtigkeit an der Leckstelle kommt es an der Bauteiloberfläche zu einer Temperaturabsenkung. Es entsteht ein Temperaturunterschied zwischen trockenem und feuchtem Bereich. Mittels einer Wärmebildkamera kann die Wärmestrahlung registriert und auf einem Bildschirm sichtbar gemacht werden (siehe Abbildung). Bei dieser zerstörungsfreien Feuchtemessung ist das Ergebnis somit sofort sichtbar. Allerdings ist die Thermografie sehr teuer und das Ergebnis häufig verfälscht. Das Verfahren unterscheidet beispielsweise nicht, ob die Temperaturänderung durch Feuchtigkeit oder durch eine Wärmebrücke entsteht. Oft ist die austretende Wassermenge auch zu gering oder das Wasser tritt innerhalb einer Ummantelung aus und gibt die Wärme deswegen nicht an die Umgebung ab. Häufig müssen neben der thermografischen Untersuchung daher noch andere Methoden angewendet werden, um Leckstellen zu lokalisieren.