Elektronische Leckortung ohne leitfähigen Untergrund
Dieser Artikel befasst sich mit den Möglichkeiten der elektronischen Leckortung an Flachdächern ohne direkten leitfähigen Untergrund.
Elektronische Leckortung ohne leitfähigen Untergrund
Die elektronische Leckortung, kurz ELD (Electronic Leak Detection), wird häufig mit einem einfachen Aufbau verbunden: Unter der elektrisch isolierenden Abdichtungsmembran befindet sich ein leitfähiger Untergrund, der als Rückweg für den Prüfstrom dient.
Genau diesen Aufbau beschreibt auch die IIBEC für die etablierten elektrischen Leitfähigkeitsverfahren. Befindet sich beispielsweise eine elektrisch isolierende Dämmung oder Schutzplatte zwischen Abdichtungsmembran und leitfähigem Betondeck, wird der elektrische Weg unterbrochen. Als technische Lösung kann dann eine leitfähige Schicht unmittelbar unter der Membran angeordnet werden.
In der Praxis existieren jedoch auch zahlreiche bestehende Dach- und Bauwerksabdichtungen, bei denen ein solcher leitfähiger Untergrund nicht vorhanden ist. Die Konstruktion wurde möglicherweise nicht für ELD geplant, die Abdichtung liegt auf einer Dämmschicht oder einer Schutzplatte, und trotzdem besteht die Frage, ob eine elektronische Untersuchung technisch möglich ist.
Hier kommt ein wichtiger physikalischer Zusammenhang ins Spiel:
Feuchtigkeit kann unter bestimmten Bedingungen selbst einen elektrisch leitfähigen Strompfad herstellen.
Das bedeutet allerdings nicht, dass feuchte Dämmung oder ein beliebiger feuchter Dachaufbau automatisch als Ersatz für einen elektrischen Leiter funktioniert. Entscheidend ist, ob tatsächlich ein zusammenhängender, ausreichend leitfähiger und messtechnisch nutzbarer Strompfad zwischen Fehlstelle und Rückleitung vorhanden ist.
Damit wird die Beurteilung deutlich komplexer als bei einem konstruktiv vorgesehenen leitfähigen Medium.
Das elektrische Grundprinzip
Bei einer elektronischen Leckortung wird ein elektrisches Potenzial zwischen der Abdichtungsmembran und einem Bezugspunkt aufgebaut.
Die Membran soll im intakten Zustand elektrisch isolierend wirken.
Bei einer Fehlstelle kann dagegen ein Strompfad entstehen:
Prüfelektrode → Oberfläche → Fehlstelle → Feuchtigkeit bzw. leitfähiger Untergrund → Rückleitung
Bei Niederspannungsverfahren übernimmt Wasser auf der Oberfläche der Membran einen Teil dieses Strompfads. Die IIBEC beschreibt ausdrücklich, dass die kontrolliert benetzte Oberfläche den elektrischen Weg bis zu einer Membranfehlstelle bildet und der Strom an der Fehlstelle über Wasser zum darunterliegenden Deck weiterfließen kann.
Bei einer Konstruktion ohne vorgesehenen leitfähigen Untergrund stellt sich deshalb die entscheidende Frage:
Kann der vorhandene Dachaufbau selbst einen ausreichend leitfähigen Rückweg bereitstellen?
Die Antwort hängt nicht allein davon ab, ob irgendwo Feuchtigkeit vorhanden ist.
Wasser ist nicht automatisch ein guter elektrischer Leiter
Der Begriff „Wasser leitet Strom“ ist physikalisch zu ungenau.
Reines Wasser besitzt nur eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit. Die elektrische Leitung in natürlichem oder baulich vorhandenem Wasser wird wesentlich durch gelöste Ionen ermöglicht.
Dazu gehören beispielsweise gelöste Mineralsalze und andere Ionen.
Für die elektronische Leckortung bedeutet das:
Nicht das Wassermolekül selbst ist der entscheidende Leiter, sondern die ionisch leitfähige wässrige Phase.
Je nach Wasserqualität und Materialkontakt kann sich die elektrische Leitfähigkeit deshalb erheblich unterscheiden.
Bei Feuchtigkeit innerhalb eines Baustoffs kommen weitere Faktoren hinzu. Das Wasser befindet sich dort normalerweise nicht als frei stehende Flüssigkeit, sondern in Poren, Kapillaren und Materialstrukturen. Dadurch entsteht ein komplexes Netzwerk aus festen Bestandteilen, Poren und wassergefüllten Bereichen.
Die elektrische Leitfähigkeit eines solchen Baustoffs hängt deshalb unter anderem vom Feuchtegehalt, der Porenstruktur, der Zusammensetzung und der chemischen Beschaffenheit der Porenlösung ab. Untersuchungen an Beton zeigen beispielsweise einen deutlichen Zusammenhang zwischen Feuchtegehalt und elektrischem Widerstand.
Feuchtigkeit als elektrischer Strompfad
Für die Leckortung ist weniger entscheidend, ob ein Baustoff „feucht“ ist, sondern ob die vorhandene Feuchtigkeit einen zusammenhängenden elektrischen Weg bildet.
Vereinfacht kann man drei Zustände unterscheiden.
Trockener Aufbau
In einem trockenen, porösen Baustoff sind viele Poren nicht oder nur geringfügig mit Wasser gefüllt.
Der elektrische Widerstand kann dadurch sehr hoch sein.
Ein zuverlässiger Stromfluss zwischen Fehlstelle und Rückleitung ist möglicherweise nicht vorhanden.
Teilweise durchfeuchteter Aufbau
Bei zunehmender Feuchtigkeit werden mehr Poren und Kapillarbereiche mit Wasser verbunden.
Dadurch können zusätzliche elektrische Verbindungen entstehen.
Der elektrische Widerstand des Materials kann sinken.
Ob dieser Effekt für eine ELD-Messung ausreicht, hängt von der räumlichen Verteilung der Feuchtigkeit ab.
Stark oder zusammenhängend durchfeuchteter Aufbau
Wenn die Feuchtigkeit einen zusammenhängenden Bereich bildet und gleichzeitig eine Verbindung zu einem leitfähigen oder geerdeten Bauteil besteht, kann ein deutlich besserer elektrischer Strompfad entstehen.
Unter diesen Bedingungen kann Feuchtigkeit einen Teil der Funktion übernehmen, die bei einem geplanten ELD-Aufbau durch eine leitfähige Schicht bereitgestellt wird.
Das ist insbesondere für die Untersuchung bestehender Konstruktionen interessant.
Der Unterschied zwischen elektrischem Leiter und feuchtem Strompfad
Ein Metallleiter und ein feuchter Baustoff sind elektrisch grundsätzlich sehr unterschiedliche Systeme.
Ein metallischer Leiter besitzt eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit und einen relativ definierten Widerstand.
Ein feuchter Baustoff besitzt dagegen einen wesentlich höheren und variableren Widerstand.
Dieser hängt unter anderem ab von:
Feuchtegehalt
Wasserqualität
Salzgehalt
Porosität
Porenverbindung
Materialzusammensetzung
Temperatur
Weglänge
Querschnitt des feuchten Bereichs
Der elektrische Strom muss sich innerhalb des feuchten Materials außerdem nicht zwangsläufig auf einem geraden Weg bewegen.
Er kann sich über miteinander verbundene Poren und feuchte Bereiche verteilen.
Das hat direkte Konsequenzen für die Leckortung.
Warum die Feuchteverteilung für die Ortungsgenauigkeit entscheidend ist
Bei einer idealen ELD-Prüfung ist der elektrische Rückweg definiert.
Bei einem feuchten Dachaufbau ist er dagegen häufig unbekannt.
Angenommen, eine Fehlstelle befindet sich an Position A.
Unterhalb der Fehlstelle dringt Wasser in den Dachaufbau ein und verteilt sich horizontal.
Der nächste leitfähige Bereich befindet sich aber beispielsweise mehrere Meter entfernt.
Dann kann der elektrische Strom nicht ausschließlich senkrecht unterhalb der Fehlstelle fließen.
Stattdessen kann sich der Strom durch den feuchten Bereich seitlich ausbreiten.
Das Messergebnis kann dadurch gegenüber der tatsächlichen Fehlstelle beeinflusst werden.
Die elektronische Messung zeigt dann möglicherweise nicht exakt den geometrischen Punkt an, an dem Wasser in den Aufbau eingetreten ist.
Das ist ein wesentlicher Unterschied zwischen einem definierten leitfähigen Untergrund und einem zufällig entstandenen Feuchtepfad.
Beton als leitfähiger Untergrund
Beton ist für ELD besonders interessant, weil ein mineralischer Betonuntergrund in vielen Fällen ausreichend elektrisch leitfähig sein kann. Die IIBEC nennt Beton ausdrücklich als typischen Untergrund, der für elektrische Leitfähigkeitsverfahren ausreichend leitfähig sein kann.
Die Leitfähigkeit von Beton ist allerdings keine konstante Materialeigenschaft.
Sie wird unter anderem durch den Feuchtegehalt beeinflusst.
Im Porensystem des Betons befindet sich eine alkalische Porenlösung mit gelösten Ionen. Diese ionische Lösung ermöglicht elektrische Leitung.
Bei zunehmender Austrocknung werden die zusammenhängenden wassergefüllten Leitungswege reduziert.
Der elektrische Widerstand steigt.
Bei stärkerer Durchfeuchtung können dagegen mehr zusammenhängende Leitungswege entstehen und der Widerstand sinken. Untersuchungen zur elektrischen Resistivität von Beton zeigen, dass Feuchtegehalt und Porenstruktur wesentliche Einflussgrößen sind.
Was das für die Leckortung bedeutet
Ein trockener Betonuntergrund kann sich elektrisch deutlich anders verhalten als ein feuchter Betonuntergrund.
Bei einem vorhandenen Feuchtepfad kann deshalb eine elektrische Messung möglich sein, obwohl der Dachaufbau ursprünglich nicht mit einem speziellen ELD-Leiter ausgestattet wurde.
Allerdings muss die tatsächliche elektrische Verbindung im konkreten Aufbau messtechnisch überprüft werden.
Die Rolle der Dampfsperre
Eine besonders wichtige Schicht in konventionellen Dachaufbauten ist die Dampfsperre beziehungsweise Dampfbremse.
Ihre bauphysikalische Aufgabe besteht darin, den Wasserdampftransport durch den Dachaufbau zu begrenzen.
Für die elektrische Leckortung kann sie jedoch eine völlig andere Funktion besitzen.
Bituminöse Dampfsperren
Bituminöse Schichten sind elektrisch nicht mit einem Metallleiter gleichzusetzen.
Ihre elektrische Wirkung hängt unter anderem von Zusammensetzung, Feuchte und eventuellen Füllstoffen ab.
Eine bituminöse Dampfsperre kann deshalb einen elektrischen Stromweg stark begrenzen.
Metallische oder metallisierte Schichten
Metallische Einlagen können dagegen sehr gut leitfähig sein.
Sie können deshalb einen elektrischen Strompfad herstellen, sofern sie elektrisch zusammenhängend und für das Messsystem erreichbar beziehungsweise entsprechend verbunden sind.
Dabei darf jedoch nicht angenommen werden, dass jede metallisierte Dampfsperre automatisch als ELD-Elektrode oder Rückleiter geeignet ist.
Entscheidend ist:
Ist die Metallschicht elektrisch durchgehend?
Gibt es Unterbrechungen an Überlappungen?
Sind Bahnen miteinander elektrisch verbunden?
Besteht eine Verbindung zu einem geeigneten Bezugspotenzial?
Liegt die Metallschicht so, dass der Strom von der Fehlstelle dorthin gelangen kann?
Eine Metallfolie unter einer dichten, trockenen und elektrisch isolierenden Schicht kann beispielsweise vorhanden sein, ohne dass sie für die ELD-Messung tatsächlich erreichbar ist.
Die Dämmung als elektrische Barriere
Dämmstoffe sind für diese Fragestellung besonders relevant.
Die gleichen Eigenschaften, die einen Dämmstoff thermisch isolierend machen, führen häufig auch zu einer hohen elektrischen Resistivität.
Die IIBEC weist ausdrücklich darauf hin, dass Dämmstoffe und Schutzplatten zwischen Abdichtungsmembran und leitfähigem Deck den elektrischen Weg unterbrechen können.
Das bedeutet jedoch nicht, dass jeder feuchte Dämmstoff elektrisch vollständig isolierend bleibt.
Hier muss zwischen trockenem Dämmstoff und durchfeuchtetem Dämmstoff unterschieden werden.
Trockene Dämmung
Eine trockene, geschlossenzellige oder anderweitig hoch isolierende Dämmung kann den elektrischen Strompfad praktisch vollständig unterbrechen.
Eine darunterliegende Betonplatte kann dann zwar leitfähig sein, ist für die ELD-Messung aber elektrisch von der Membran getrennt.
Feuchte Dämmung
Dringt Wasser in die Dämmung ein, können sich die elektrischen Eigenschaften verändern.
Wasser kann innerhalb vorhandener Poren oder Zellstrukturen einen zusätzlichen Strompfad bilden.
Die entscheidende Frage lautet dann:
Ist die Feuchtigkeit zusammenhängend genug, um eine elektrisch nutzbare Verbindung herzustellen?
Das kann bei unterschiedlichen Dämmstoffen sehr unterschiedlich ausfallen.
Offenzellige und geschlossenzellige Dämmstoffe
Bei einem offenporigen Material kann Wasser grundsätzlich leichter in miteinander verbundene Poren eindringen und sich verteilen.
Dadurch kann bei ausreichender Durchfeuchtung ein zusammenhängender leitfähiger Bereich entstehen.
Bei geschlossenzelligen Dämmstoffen ist die Situation anders.
Die einzelnen Zellen sind überwiegend voneinander getrennt. Wasser kann deshalb nicht ohne Weiteres durch das gesamte Material wandern.
Eine lokale Durchfeuchtung kann zwar vorhanden sein, ohne dass eine elektrische Verbindung über die gesamte Fläche entsteht.
Damit ist eine feuchte Dämmung nicht automatisch ein durchgehender Leiter.
Feuchte in der Dämmung ist nicht gleich Feuchte unter der Membran
Ein besonders wichtiger Punkt wird häufig übersehen:
Eine Fehlstelle in der Abdichtungsmembran bedeutet nicht automatisch, dass der gesamte darunterliegende Dachaufbau elektrisch leitfähig wird.
Das Wasser kann beispielsweise lokal in einer Dämmstoffschicht stehen.
Wenn diese Schicht keine zusammenhängenden Poren besitzt oder durch trockene Bereiche unterbrochen wird, kann der elektrische Weg nach unten trotzdem abbrechen.
Erst wenn die Feuchtigkeit einen zusammenhängenden Weg zu einer leitfähigen Schicht bildet, kann ein messbarer Rückweg entstehen.
Schutzlagen und Trennschichten
Auch Schutzlagen können die elektrische Messung beeinflussen.
Eine Schutzlage zwischen Membran und Untergrund kann:
elektrisch isolierend wirken,
Wasser aufnehmen,
Wasser seitlich verteilen,
Wasser zurückhalten,
oder einen elektrischen Weg begrenzen.
Besonders problematisch sind mehrschichtige Konstruktionen, bei denen mehrere Materialien mit sehr unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften kombiniert werden.
Eine einzige elektrisch isolierende Schicht kann den direkten Stromweg unterbrechen.
Feuchtigkeit kann diese Barriere unter bestimmten Bedingungen teilweise überbrücken – aber nur, wenn sie tatsächlich eine zusammenhängende leitfähige Verbindung herstellt.
Feuchtigkeit kann elektrische Isolation überbrücken
Physikalisch besonders interessant ist der Fall, dass zwischen Membran und Beton mehrere isolierende Schichten liegen.
Beispielsweise:
Abdichtungsmembran → Dämmung → Dampfsperre → Betondecke
Im trockenen Zustand kann dieser Aufbau für ELD praktisch nicht durchlässig sein.
Tritt jedoch an einer Fehlstelle Wasser ein, kann sich folgende Situation entwickeln:
Abdichtungsmembran → Fehlstelle → Feuchtebereich in der Dämmung → feuchte Zone an Dampfsperre/Untergrund → Beton → Erdung
Ob dieser Weg tatsächlich funktioniert, hängt von der jeweiligen Konstruktion ab.
Die Feuchtigkeit muss nicht nur vorhanden sein, sondern eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit und geometrische Verbindung herstellen.
Der Strom nimmt nicht zwangsläufig den kürzesten geometrischen Weg
Ein weiterer wichtiger physikalischer Aspekt ist die Stromverteilung.
Elektrischer Strom verteilt sich in einem leitfähigen Medium entsprechend dessen Widerstandsverteilung.
Ist der Bereich direkt unter einer Fehlstelle sehr feucht, während weiter entfernte Bereiche trocken sind, konzentriert sich der Strom stärker auf den feuchten Bereich.
Ist dagegen eine großflächige Feuchteverteilung vorhanden, kann sich der Strom weitläufig ausbreiten.
Dadurch wird die Ortung einer einzelnen Fehlstelle schwieriger.
Das ist einer der Gründe, warum eine ELD-Prüfung mit einem definierten leitfähigen Untergrund wesentlich kontrollierbarer ist als eine Untersuchung, bei der die Feuchtigkeit selbst den Rückweg bildet.
Feuchtigkeit kann die Messung ermöglichen und gleichzeitig erschweren
Das klingt zunächst widersprüchlich.
Feuchtigkeit kann einen elektrischen Strompfad herstellen und damit eine elektronische Messung überhaupt erst ermöglichen.
Gleichzeitig kann eine großflächige Durchfeuchtung das Messergebnis komplizierter machen.
Beispielsweise können mehrere Fehlstellen miteinander über einen feuchten Bereich elektrisch verbunden sein.
Dann kann das Prüfgerät nicht zwangsläufig jede Fehlstelle als vollständig unabhängigen Strompfad erkennen.
Auch metallische Bauteile, Dachabläufe und andere Erdverbindungen können zusätzliche Strompfade bilden.
Die IIBEC weist bei den beschriebenen Verfahren ausdrücklich auf solche möglichen Störquellen hin.
Dampfsperre, Dämmung und Feuchte im Zusammenspiel
Für die Bewertung eines nicht für ELD vorbereiteten Dachaufbaus reicht es deshalb nicht aus, einzelne Materialien isoliert zu betrachten.
Entscheidend ist die elektrische Kette des gesamten Systems.
Beispielsweise:
Die Werte sind dabei nicht als feste Materialkennwerte zu verstehen. Die elektrische Resistivität realer Baustoffe kann über große Bereiche variieren und hängt stark von Feuchte, Zusammensetzung und Struktur ab. Für Beton ist dieser Zusammenhang besonders gut dokumentiert.
Die Abdichtungsmembran selbst bleibt der entscheidende Schalter
Unabhängig vom Aufbau unterhalb der Membran muss die Abdichtungsmembran für das verwendete ELD-Verfahren geeignet sein.
Das Grundprinzip setzt voraus, dass die intakte Membran den Stromfluss ausreichend blockiert.
An der Fehlstelle wird diese Isolation aufgehoben.
Elektrisch leitfähige oder halbleitende Membranen können dieses Prinzip erheblich verändern.
Die IIBEC nennt beispielsweise bestimmte kohlenstoffhaltige schwarze EPDM-Materialien als problematisch für klassische elektrische Leitfähigkeitsverfahren.
Deshalb muss immer die Kombination betrachtet werden:
Membran + Feuchte + Untergrund + Rückleitung + Prüfverfahren
Niederspannungsverfahren sind für Feuchte besonders interessant
Die physikalische Rolle von Feuchtigkeit ist bei Niederspannungsverfahren besonders offensichtlich.
Hier wird Wasser bewusst eingesetzt.
Bei der Scanplattform wird die Membranoberfläche befeuchtet. Das Wasser stellt den horizontalen elektrischen Weg bis zur Fehlstelle her. An der Fehlstelle kann der Strom in Richtung des darunterliegenden leitfähigen Bereichs weiterfließen.
Beim Electric Field Vector Mapping wird ebenfalls eine zusammenhängende Wasserfläche benötigt.
Damit ist Wasser bei diesen Verfahren nicht lediglich ein unerwünschter Einflussfaktor, sondern ein gezielt eingesetztes leitfähiges Medium.
Der entscheidende Unterschied zu eingeschlossener Feuchtigkeit besteht darin, dass die Oberflächenbenetzung bei der Prüfung kontrolliert hergestellt werden kann.
Die Feuchtigkeit innerhalb eines bestehenden Dachaufbaus ist dagegen meist unbekannt und nicht gleichmäßig verteilt.
Hochspannungs-ELD und Feuchtigkeit
Bei Hochspannungsverfahren ist die Situation anders.
Die Hochspannungsprüfung arbeitet grundsätzlich mit einer trockenen Membranoberfläche und einer Elektrode, die über die Membran geführt wird. An einer Fehlstelle kann ein Lichtbogen zum leitfähigen Untergrund entstehen.
Feuchtigkeit auf der Oberfläche ist deshalb hier nicht der gewünschte Prüfmechanismus.
Im Gegenteil: Tau, Frost oder andere Feuchtigkeit können unerwünschte elektrische Wege erzeugen und die Messung beeinflussen.
Für eine Prüfung ohne definierten leitfähigen Untergrund ist deshalb besonders sorgfältig zu prüfen, ob der vorhandene Feuchtepfad tatsächlich einen ausreichenden elektrischen Rückweg bereitstellt.
Bestandsdächer sind eine besondere Situation
Bei einem Neubau kann der Dachaufbau gezielt für ELD geplant werden.
Bei einem Bestandsdach ist das häufig nicht möglich.
Die Abdichtung ist möglicherweise bereits überdeckt, die Dämmung eingebaut und die Dampfsperre nicht mehr zugänglich.
In solchen Fällen kann die elektronische Untersuchung trotzdem interessant sein.
Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass man nicht mehr von einem idealisierten Prüfaufbau ausgehen kann.
Stattdessen muss zunächst geklärt werden:
Welche Materialien befinden sich unter der Membran?
Wo liegt die tragende Konstruktion?
Gibt es metallische Schichten?
Gibt es eine Dampfsperre mit metallischen Bestandteilen?
Welche Dämmung wurde verwendet?
Ist die Dämmung trocken oder durchfeuchtet?
Wo befinden sich geerdete Bauteile?
Gibt es Dachabläufe oder metallische Durchdringungen?
Kann Wasser innerhalb des Aufbaus seitlich wandern?
Gibt es eine Verbindung zur Gebäudemasse?
Erst danach lässt sich beurteilen, ob ein elektronisches Verfahren sinnvoll eingesetzt werden kann.
Feuchte ist ein diagnostischer Hinweis, aber kein ELD-Freifahrtschein
Ein häufiger Denkfehler besteht darin, aus vorhandener Feuchtigkeit unmittelbar auf eine funktionierende elektronische Leckortung zu schließen.
Das ist nicht zulässig.
Feuchtigkeit ist lediglich eine notwendige beziehungsweise unterstützende Voraussetzung für bestimmte Strompfade – nicht automatisch ein ausreichender Strompfad.
Zwischen zwei Punkten kann ein Material sehr feucht sein und trotzdem einen hohen elektrischen Widerstand besitzen.
Umgekehrt kann bereits eine vergleichsweise geringe Feuchte einen messbaren Strom ermöglichen, wenn sie einen zusammenhängenden Weg mit geeigneter Ionenkonzentration bildet.
Deshalb muss die elektrische Funktion des konkreten Aufbaus geprüft werden.
Wie ein nicht vorbereiteter Dachaufbau untersucht werden kann
Bei einem bestehenden Dach sollte die Untersuchung nicht unmittelbar mit einer großflächigen ELD-Messung beginnen.
Sinnvoll ist zunächst eine Bestandsaufnahme des Dachaufbaus.
Schritt 1: Dachaufbau bestimmen
Zunächst sollten die vorhandenen Schichten soweit möglich identifiziert werden.
Dazu gehören insbesondere:
Abdichtungsmembran
Schutzlage
Dämmung
Dampfsperre
Tragkonstruktion
mögliche metallische Schichten
Befestigungsmittel
Durchdringungen
Schritt 2: Feuchteverteilung untersuchen
Anschließend sollte geklärt werden, wo Feuchtigkeit vorhanden ist.
Hier können – abhängig von der Situation – beispielsweise Feuchtemessungen, Infrarot-Thermografie oder elektrische Impedanzverfahren ergänzend eingesetzt werden.
Die IIBEC betont ausdrücklich, dass ELD nicht als Ersatz für andere Inspektionsverfahren verstanden werden sollte.
Schritt 3: Mögliche Rückleitung identifizieren
Nun wird untersucht, ob ein leitfähiger oder geerdeter Bereich vorhanden ist.
Das kann beispielsweise sein:
Betondecke
Stahlkonstruktion
Metallblech
metallische Dampfsperre
vorhandene leitfähige Schicht
feuchter mineralischer Untergrund
Schritt 4: Elektrische Verbindung prüfen
Entscheidend ist anschließend die Frage, ob zwischen Fehlstelle und diesem Bereich tatsächlich eine ausreichende elektrische Verbindung entstehen kann.
Hier ist die reine Betrachtung des Schichtenaufbaus nicht ausreichend.
Die tatsächlichen elektrischen Eigenschaften müssen berücksichtigt werden.
Schritt 5: Prüfverfahren auswählen
Erst danach sollte entschieden werden, ob ein Niederspannungs-, Hochspannungs- oder anderes Untersuchungsverfahren sinnvoll ist.
Die Geräte und Prüfparameter müssen entsprechend den Herstellerangaben eingesetzt und auf die erforderliche Mindestempfindlichkeit kalibriert werden.
Wann eingeschlossene Feuchtigkeit tatsächlich helfen kann
Eine feuchtebedingte ELD ist physikalisch besonders plausibel, wenn mehrere Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind:
Die Membran besitzt eine geeignete elektrische Isolation.
Eine reale Fehlstelle stellt den Kontakt zur darunterliegenden Zone her.
Wasser beziehungsweise Feuchtigkeit befindet sich an oder unterhalb dieser Fehlstelle.
Die Feuchtigkeit bildet einen zusammenhängenden elektrischen Pfad.
Der feuchte Bereich besitzt eine ausreichende Ionenkonzentration.
Der Pfad erreicht einen leitfähigen oder geerdeten Bereich.
Der elektrische Widerstand des gesamten Pfades liegt im Messbereich des Prüfgeräts.
Keine konkurrierenden Strompfade verfälschen das Messergebnis.
Fehlt eine dieser Voraussetzungen, kann die Messung unzuverlässig oder überhaupt nicht möglich sein.
Wann Feuchtigkeit nicht ausreicht
Eine elektronische Prüfung kann trotz vorhandener Feuchtigkeit scheitern.
Typische Situationen sind:
Lokale Feuchtenester
Feuchtigkeit befindet sich nur unmittelbar unterhalb einer Fehlstelle und hat keine Verbindung zu einer Rückleitung.
Geschlossenzellige Dämmung
Wasser kann nicht ausreichend durch den Dämmstoff wandern.
Trockene Trennschichten
Eine trockene, elektrisch isolierende Schicht unterbricht den Strompfad.
Unterbrochene Dampfsperren
Eine metallische Schicht ist vorhanden, aber elektrisch nicht zusammenhängend.
Fehlende Erdverbindung
Ein leitfähiger Bereich ist vorhanden, besitzt aber keinen geeigneten elektrischen Bezug zum Messsystem.
Zu hoher Widerstand
Ein feuchter Baustoff kann zwar elektrisch leitfähig sein, aber dennoch einen so hohen Widerstand besitzen, dass das Prüfgerät keinen ausreichenden Signalpegel erkennt.
Feuchtigkeit kann den Ortungsbereich vergrößern
Ein weiterer Effekt verdient besondere Aufmerksamkeit.
Wenn Wasser unterhalb einer Fehlstelle seitlich wandert, kann sich der elektrische Strom über einen größeren Bereich verteilen.
Die elektrische Messung reagiert dann möglicherweise auf einen Feuchtebereich und nicht ausschließlich auf den geometrischen Punkt des Membrandefekts.
Das bedeutet:
Die Position des stärksten elektrischen Signals und die tatsächliche Position der Membranfehlstelle müssen nicht unter allen Bedingungen identisch sein.
Bei einem definierten leitfähigen Untergrund ist dieser Effekt wesentlich besser kontrollierbar.
Bei einem unbekannten, feuchteabhängigen Strompfad muss die Messergebnisinterpretation dagegen wesentlich vorsichtiger erfolgen.
ELD und Feuchtemessung ergänzen sich
Gerade bei Bestandskonstruktionen kann die Kombination verschiedener Verfahren besonders wertvoll sein.
Ein mögliches Untersuchungskonzept besteht beispielsweise aus:
Sichtprüfung → Feuchteuntersuchung → Aufbauanalyse → elektrische Prüfung → gezielte Öffnung → Reparatur → Nachprüfung
Die Feuchteuntersuchung beantwortet dabei eine andere Frage als die ELD.
Feuchtemessverfahren können Hinweise darauf geben, wo sich Feuchtigkeit befindet.
ELD kann dagegen Hinweise darauf geben, wo eine elektrische Verbindung durch eine Fehlstelle besteht.
Die Kombination beider Informationen kann die Schadensdiagnostik erheblich verbessern.
Qualitätssicherung und Schadensdiagnostik sind nicht dasselbe
Bei einer Neubauprüfung ist das Ziel normalerweise klar:
Nachweis, dass die fertiggestellte Abdichtungsmembran vor der Überdeckung keine relevanten Fehlstellen aufweist.
Hier ist ein definierter leitfähiger Untergrund die technisch sauberste Lösung.
Bei einem bestehenden Dach lautet die Fragestellung dagegen häufig:
Kann eine bereits vorhandene elektrische und feuchtebedingte Verbindung genutzt werden, um eine vermutete Fehlstelle zu lokalisieren?
Diese beiden Anwendungen dürfen nicht gleichgesetzt werden.
Ein Verfahren kann für die Schadensdiagnostik nützlich sein, ohne dass derselbe Aufbau die Voraussetzungen für eine planmäßig durchgeführte ELD-Qualitätsprüfung erfüllt.
Der entscheidende Unterschied: definierter und zufälliger Strompfad
Die gesamte Problematik lässt sich auf zwei Grundfälle reduzieren.
Definierter Strompfad
Membran → leitfähige Schicht → Erdung
Der Stromweg ist konstruktiv vorgesehen.
Seine Lage und Eigenschaften können bei der Planung und Prüfung berücksichtigt werden.
Feuchtebedingter Strompfad
Membran → Fehlstelle → Feuchtigkeit → Baustoff → leitfähiger Bereich → Erdung
Der Stromweg entsteht erst durch die vorhandene Feuchtigkeit.
Seine Leitfähigkeit und Geometrie können sich verändern.
Genau deshalb ist der zweite Fall technisch interessanter, aber auch wesentlich unsicherer.
Was bedeutet das für die Praxis?
Wenn unter einer Dachmembran kein direkter leitfähiger Untergrund vorhanden ist, sollte eine elektronische Leckortung nicht grundsätzlich als unmöglich betrachtet werden.
Ebenso falsch wäre aber die Aussage, dass Feuchtigkeit einen fehlenden Leiter generell ersetzt.
Die richtige Fragestellung lautet:
Kann der vorhandene Dachaufbau unter den aktuellen Feuchtebedingungen einen ausreichend leitfähigen und zusammenhängenden elektrischen Rückweg bereitstellen?
Diese Frage muss für den konkreten Aufbau beantwortet werden.
Dabei sind nicht nur die Abdichtungsmembran und die Feuchtigkeit zu betrachten. Entscheidend ist das Zusammenspiel sämtlicher Schichten.
Der Dachaufbau als elektrisches Netzwerk
Ein moderner Dachaufbau kann aus elektrischer Sicht als Netzwerk unterschiedlicher Widerstände betrachtet werden.
Beispielsweise:
Abdichtungsmembran → Fehlstelle → Feuchtezone → Dämmstoff → Dampfsperre → Tragkonstruktion → Erdung
Jede Schicht beeinflusst den Gesamtwiderstand.
Eine trockene Dämmung kann den Stromfluss nahezu vollständig blockieren.
Eine durchfeuchtete Dämmung kann ihren Widerstand deutlich reduzieren.
Eine metallische Schicht kann den Widerstand stark verringern.
Eine trockene Dampfsperre kann den Stromweg wiederum unterbrechen.
Beton kann abhängig von seiner Feuchte einen weiteren Widerstandsanteil bilden.
Der gemessene Strom ist damit das Ergebnis des gesamten elektrischen Netzwerks und nicht allein der Membranfehlstelle.
Warum der Feuchtegrad nicht allein entscheidend ist
Zwei Dächer können denselben gemessenen Feuchtegehalt besitzen und sich elektrisch trotzdem völlig unterschiedlich verhalten.
Bei Dach A kann die Feuchtigkeit miteinander verbundene Poren füllen und eine durchgehende Verbindung zur Betondecke herstellen.
Bei Dach B kann die gleiche Wassermenge in voneinander getrennten Bereichen eingeschlossen sein.
Dach A kann einen messbaren Strompfad besitzen.
Dach B möglicherweise nicht.
Deshalb ist für ELD nicht nur die Menge der Feuchtigkeit, sondern insbesondere ihre räumliche Kontinuität entscheidend.
Feuchtigkeit und Temperatur
Auch die Temperatur kann die elektrische Messung beeinflussen.
Die elektrische Leitfähigkeit einer wässrigen Phase und damit der Widerstand eines feuchten Baustoffs sind temperaturabhängig.
Bei vergleichbaren Feuchtebedingungen können sich Messwerte deshalb bei unterschiedlichen Temperaturen verändern.
Für reproduzierbare Untersuchungen sollten Umgebungsbedingungen deshalb dokumentiert und bei der Interpretation berücksichtigt werden.
Warum eine Messung vor der Überdeckung weiterhin überlegen ist
Auch wenn ein bestehender Dachaufbau möglicherweise über Feuchtigkeit elektronisch untersucht werden kann, bleibt die Prüfung der freiliegenden Membran die technisch eindeutigere Situation.
Vor der Überdeckung sind:
die Membran direkt zugänglich,
die Oberfläche kontrollierbar benetzbar,
Fehlstellen direkt lokalisierbar,
Reparaturen unmittelbar möglich,
die elektrische Situation leichter zu beurteilen.
Die IIBEC sieht die ELD insbesondere als Instrument der Qualitätssicherung während der Membraninstallation und weist darauf hin, dass isolierende Schichten zwischen Membran und leitfähigem Deck den elektrischen Weg unterbrechen können.
Ein praktisches Bewertungsschema
Für die Praxis kann die ELD-Tauglichkeit eines nicht vorbereiteten Dachaufbaus in fünf Fragen geprüft werden:
1. Ist die Membran elektrisch isolierend?
Wenn nein, ist das gewählte ELD-Verfahren möglicherweise nicht geeignet.
2. Gibt es unterhalb der Membran einen leitfähigen Bereich?
Wenn ja, muss geprüft werden, ob dieser elektrisch erreichbar ist.
3. Gibt es isolierende Schichten dazwischen?
Dämmung, Schutzplatten und andere Schichten können den Stromweg blockieren.
4. Kann Feuchtigkeit diese Schichten tatsächlich elektrisch überbrücken?
Das hängt von Material, Feuchtegehalt, Porenstruktur und Feuchteverteilung ab.
5. Gibt es eine definierte Rückleitung?
Erst wenn der gesamte Stromkreis geschlossen ist und der Widerstand im Messbereich liegt, kann eine belastbare elektronische Messung erwartet werden.
Fazit
Eine elektronische Leckortung ohne einen unmittelbar unter der Abdichtungsmembran angeordneten metallischen oder speziell leitfähigen Leiter ist physikalisch nicht grundsätzlich ausgeschlossen. Sie ist jedoch deutlich stärker von den Eigenschaften des vorhandenen Dachaufbaus abhängig.
Der entscheidende Punkt ist die elektrische Verbindung zwischen einer Fehlstelle in der Abdichtungsmembran und einem geeigneten Rückleitungspunkt.
Feuchtigkeit kann dabei einen wesentlichen Beitrag leisten. Wasser enthält unter realen Bedingungen gelöste Ionen und kann deshalb elektrisch leitfähig sein. Wenn Feuchtigkeit durch eine Membranfehlstelle in einen mineralischen oder porösen Baustoff eindringt und dort einen zusammenhängenden Weg zu einem leitfähigen oder geerdeten Bereich bildet, kann ein messbarer elektrischer Strom entstehen. Untersuchungen an Beton bestätigen den starken Einfluss des Feuchtegehalts auf dessen elektrische Resistivität.
Damit kann ein Dachaufbau, der ursprünglich nicht mit einem ELD-Leiter ausgestattet wurde, unter bestimmten Bedingungen dennoch einen für die elektronische Untersuchung nutzbaren Strompfad besitzen.
Das ist jedoch nicht dasselbe wie ein konstruktiv vorgesehener leitfähiger Untergrund.
Ein Metallgitter oder eine andere gezielt angeordnete leitfähige Schicht besitzt einen definierten und kontrollierbaren elektrischen Pfad. Ein feuchter Dachaufbau besitzt dagegen einen variablen Widerstand, der von Feuchtegehalt, Wasserqualität, Porenstruktur, Materialzusammensetzung, Temperatur und räumlicher Feuchteverteilung abhängt.
Besonders wichtig sind dabei die Schichten zwischen Membran und Tragkonstruktion. Eine trockene Dämmung kann den elektrischen Weg praktisch vollständig unterbrechen. Eine durchfeuchtete Dämmung kann dagegen unter bestimmten Bedingungen leitfähiger werden. Eine Dampfsperre kann je nach Material und Aufbau ebenfalls eine elektrische Barriere darstellen oder – bei metallischen Bestandteilen und ausreichender elektrischer Kontinuität – einen leitfähigen Bereich bilden.
Deshalb muss der gesamte Dachaufbau als elektrisches Netzwerk betrachtet werden:
Abdichtungsmembran → Fehlstelle → Feuchtepfad → Dämmung/Schutzlage/Dampfsperre → leitfähiger Untergrund → Erdung
Ob dieser Stromkreis tatsächlich funktioniert, lässt sich nicht allein aus der Tatsache ableiten, dass der Aufbau feucht ist.
Für die Praxis ergibt sich daraus eine wichtige Unterscheidung:
Bei der geplanten Qualitätssicherung eines Neubaus sollte ELD mit einem definierten leitfähigen Untergrund unmittelbar unter der Membran geplant werden.
Bei der Untersuchung eines bestehenden Dachaufbaus kann dagegen geprüft werden, ob vorhandene Feuchtigkeit einen ausreichend leitfähigen Strompfad zu einem vorhandenen leitfähigen oder geerdeten Bereich herstellt.
In diesem zweiten Fall ist die Feuchtigkeit nicht einfach ein „Ersatzleiter“, sondern Bestandteil eines feuchteabhängigen elektrischen Netzwerks. Je stärker und räumlich zusammenhängender die Feuchteverteilung ist, desto eher kann ein messbarer Strompfad entstehen. Gleichzeitig kann eine großflächige Feuchteverteilung die Ortungsgenauigkeit beeinflussen, weil sich der Strom nicht zwangsläufig senkrecht unterhalb der eigentlichen Fehlstelle ausbreitet.
Eine belastbare Untersuchung sollte deshalb immer die Abdichtungsmembran, Feuchteverteilung, Dämmung, Dampfsperre, Schutzlagen, Tragkonstruktion und vorhandene Erd- beziehungsweise Metallverbindungen gemeinsam betrachten.
Die entscheidende Frage lautet nicht:
„Ist Feuchtigkeit vorhanden?“
Sondern:
„Kann die vorhandene Feuchtigkeit unter den gegebenen bauphysikalischen und elektrischen Bedingungen einen ausreichend leitfähigen, zusammenhängenden und messbaren Rückweg zwischen der Membranfehlstelle und dem Bezugspotenzial herstellen?“
Erst diese Betrachtung ermöglicht eine technisch belastbare Beurteilung, ob eine elektronische Leckortung bei einem Dachaufbau ohne direkt unter der Membran angeordneten elektrischen Leiter sinnvoll und aussagekräftig durchgeführt werden kann.
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