Was ist der pH-Wert?
Der pH-Wert ist ein Maß für die sauren oder basischen (alkalischen) Eigenschaften einer Substanz. Die Skala reicht von 0 bis 14, wobei der Wert 7 als neutral gilt. Werte unter 7 kennzeichnen saure, Werte über 7 alkalische Substanzen. Der Begriff leitet sich von "potentia Hydrogenii" ab, was die Konzentration von Wasserstoffionen in einer Lösung beschreibt.
Im Bauwesen bestimmt der pH-Wert wesentliche Eigenschaften von Putzen, Farben und anderen Beschichtungen. Mineralische Baustoffe wie Kalk weisen natürlicherweise hohe pH-Werte auf, die wichtige baubiologische Funktionen erfüllen. Die Kenntnis des pH-Werts hilft bei der Materialauswahl und der Beurteilung der Eignung für bestimmte Anwendungen.
Die pH-Skala und ihre Bereiche
Die pH-Skala ist logarithmisch aufgebaut, was bedeutet, dass jede Stufe eine Verzehnfachung der Konzentration darstellt. Ein pH-Wert von 5 ist somit zehnmal saurer als ein Wert von 6.
Diese Unterteilung ermöglicht die präzise Charakterisierung verschiedener Materialien:
- pH 0 bis 3: Stark sauer, beispielsweise Batteriesäure oder Essig
- pH 4 bis 6: Schwach sauer, wie Regen oder menschliche Haut
- pH 7: Neutral, reines Wasser
- pH 8 bis 10: Schwach alkalisch, viele mineralische Baustoffe
- pH 11 bis 14: Stark alkalisch, frischer Kalkputz oder Natronlauge
Für Baustoffe ist besonders der alkalische Bereich relevant. Mineralische Putze und Farben bewegen sich typischerweise zwischen pH 9 und pH 13, wobei frisch aufgetragener Kalk mit pH 12,6 bis 13 die höchsten Werte erreicht.
pH-Wert bei Kalk und mineralischen Baustoffen
Kalkhaltige Baustoffe weisen von Natur aus einen hohen pH-Wert auf. Gelöschter Kalk, die Grundlage vieler traditioneller Putze und Farben, erreicht im feuchten Zustand Werte um pH 12,6. Diese starke Alkalität ist kein Nachteil, sondern eine wichtige Eigenschaft mit mehreren Funktionen.
Der hohe pH-Wert entsteht durch das im Kalk enthaltene Calciumhydroxid. Während der Carbonatisierung, wenn der Kalk mit Kohlendioxid aus der Luft reagiert und zu Calciumcarbonat wird, sinkt der pH-Wert allmählich ab. Dieser Prozess kann über Monate bis Jahre verlaufen. Auch nach vollständiger Carbonatisierung bleibt die Oberfläche leicht alkalisch mit Werten um pH 9.
Alkalität und Schimmelprävention
Die hohe Alkalität kalkbasierter Oberflächen wirkt natürlich desinfizierend und verhindert Schimmelbildung. Schimmelpilze benötigen für ihr Wachstum ein leicht saures bis neutrales Milieu mit pH-Werten zwischen 4 und 7. Auf stark alkalischen Oberflächen mit pH-Werten über 10 können sie sich nicht ansiedeln und vermehren.
Diese Eigenschaft macht Kalkputze und Kalkfarben besonders geeignet für Räume mit erhöhter Luftfeuchtigkeit oder Schimmelproblematik. Anders als bei Dispersionsfarben, die oft Fungizide benötigen, um Schimmelwachstum zu verhindern, erfolgt der Schutz bei mineralischen Oberflächen auf rein physikalischer Basis ohne chemische Zusätze. Selbst wenn die Oberfläche durch Bewitterung oder lange Nutzungsdauer einen niedrigeren pH-Wert erreicht, bleibt sie aufgrund der mineralischen Struktur deutlich unempfindlicher als kunstharzgebundene Beschichtungen.
Einfluss auf Verarbeitung und Materialverträglichkeit
Der pH-Wert beeinflusst die Verarbeitung und Kombinierbarkeit verschiedener Baustoffe erheblich. Alkalische Putze erfordern alkalibeständige Pigmente und Zuschläge. Nicht alle Farbstoffe überstehen die hohe Alkalität, weshalb bei der Fresco-Malerei oder der Einfärbung von Kalkputzen nur bestimmte mineralische Pigmente verwendet werden können.
Bei der Untergrundvorbereitung ist der pH-Wert ebenfalls relevant. Alte Dispersionsfarben oder gipshaltige Untergründe weisen niedrigere pH-Werte auf und können die Haftung alkalischer Putze beeinträchtigen. Zementputze haben mit pH-Werten um 11 bis 12 ähnliche Eigenschaften wie Kalkputze. Gipsputze hingegen liegen mit pH 7 bis 9 im neutralen bis schwach alkalischen Bereich und erfordern bei der Überarbeitung entsprechende Grundierungen.
pH-Wert und Raumklima
Der pH-Wert der Wandoberflächen beeinflusst indirekt das Raumklima. Alkalische mineralische Oberflächen sind diffusionsoffen und ermöglichen den Feuchtigkeitsaustausch zwischen Wand und Raumluft. Die antibakterielle Wirkung trägt zu einer gesünderen Raumluft bei, indem die Vermehrung von Mikroorganismen unterdrückt wird.
Kunstharzhaltige Beschichtungen besitzen typischerweise neutrale pH-Werte und bilden geschlossene Filme, die den Feuchtigkeitsaustausch behindern. Sie benötigen häufig Konservierungsmittel und Fungizide, um Schimmelbildung zu verhindern, da sie selbst keine alkalische Schutzwirkung aufweisen. Die Wahl zwischen mineralischen und kunstharzgebundenen Systemen ist daher auch eine Entscheidung über die langfristige Raumluftqualität.
Messung und praktische Bedeutung
Der pH-Wert lässt sich mit Teststreifen, digitalen Messgeräten oder Indikatorlösungen bestimmen. Bei Baustoffen wird meist eine wässrige Lösung oder ein Oberflächenabstrich gemessen. Die Kenntnis des pH-Werts hilft bei der Fehlersuche, etwa wenn Farben nicht haften oder Verfärbungen auftreten.
Für die Praxis bedeutet ein hoher pH-Wert mineralischer Baustoffe keinen Nachteil, sondern zeigt deren natürliche Eigenschaften. Beim Umgang mit frischem Kalk sind jedoch Schutzmaßnahmen erforderlich, da die starke Alkalität Haut und Augen reizen kann. Nach dem Abbinden und der Carbonatisierung sind die Oberflächen unbedenklich und entwickeln ihre positiven Eigenschaften für Jahrzehnte.
Veränderung über die Zeit
Der pH-Wert kalkbasierter Oberflächen verändert sich im Laufe der Zeit durch Carbonatisierung. Dieser natürliche Prozess ist erwünscht und führt zur Verfestigung des Materials. Frischer Kalkputz mit pH 12,6 erreicht nach vollständiger Carbonatisierung Werte um pH 9, bleibt also weiterhin im alkalischen Bereich.
Die Geschwindigkeit der pH-Absenkung hängt von verschiedenen Faktoren ab. Dünne Schichten carbonatisieren schneller als dicke Putzlagen. Gute Belüftung beschleunigt den Prozess, da mehr Kohlendioxid zur Verfügung steht.
Selbst nach Jahren behält die Oberfläche ausreichend hohe pH-Werte, um Schimmelwachstum zu verhindern. Diese langfristige Wirkung unterscheidet mineralische Baustoffe grundlegend von kunstharzgebundenen Systemen, die ihre Eigenschaften nicht verändern, aber auch keine aktive Schutzwirkung bieten.
