Wasserglas als silikatisches Bindemittel: Chemie, Verkieselung und Einsatz in der Baupraxis

Wasserglas bezeichnet aus einer Schmelze erstarrte, glasartige, amorphe, wasserlösliche Natrium-, Kalium- und Lithiumsilicate oder deren wässrige Lösungen. Als silikatisches Bindemittel spielt es in der Bauchemie eine zentrale Rolle – von der Festigung mineralischer Untergründe über Brandschutzbeschichtungen bis zur historischen Stereochromie-Maltechnik. Die Besonderheit liegt im Erhärtungsmechanismus: Wasserglas trocknet durch Verdunstung von Wasser und bildet dabei wasserunlösliche Kieselsäure. Diese Verkieselung ist irreversibel – durch Wasserzugabe entsteht nicht wieder Wasserglas.

Was ist Wasserglas chemisch?

Die allgemeine chemische Formel lautet M₂O · n SiO₂, wobei M für ein Alkalimetall (Natrium, Kalium, Lithium) steht und n das Molverhältnis von Siliciumdioxid zu Alkalioxid beschreibt. Technisch wichtige Wassergläser liegen im Bereich zwischen n gleich 1 bis 4. Natriumwasserglas (Natronwasserglas) mit einem Molverhältnis von 3,4 bis 3,5 bildet den mengenmäßig wichtigsten Anteil. Kaliumwasserglas (Kaliwasserglas) weist im Vergleich zu Natronwasserglas eine höhere Beständigkeit gegen langfristige Feuchtigkeitseinwirkung auf – Natronwasserglas löst sich nach längerer Zeit allmählich wieder auf, Kaliumwasserglas hingegen bleibt dauerhaft stabil.

Wie wird Wasserglas hergestellt?

Zur Herstellung fester Wassergläser (Festgläser) werden Gemenge aus Quarzsand und Kaliumcarbonat (für Kaliwasserglas) beziehungsweise Natriumcarbonat (für Natronwasserglas) unter CO₂-Entwicklung bei 1100 °C bis 1200 °C verschmolzen. Das abgekühlte Glas wird anschließend zu einem Pulver gemahlen. Daraus entsteht durch Lösen in Wasser bei hohen Temperaturen – beispielsweise 150 °C bei 5 bar Druck – flüssiges Wasserglas als klare, kolloide alkalische Lösung oder auch als alkalisches Gel. Erwerbbare Wasserglas-Lösungen haben einen pH-Wert von etwa 11.

Erhärtungsmechanismus: Verkieselung

Die Trocknung einer wässrigen Wasserglaslösung beginnt mit der Verdunstung von Wasser und wird von der Ausbildung wasserunlöslicher Kieselsäure gefolgt. Dieser Vorgang wird als Verkieselung bezeichnet und ist irreversibel: Durch Zugabe von Wasser zur Kieselsäure entsteht nicht wieder Wasserglas. Diese Eigenschaft unterscheidet Wasserglas grundlegend von hydraulischen Bindemitteln wie Zement oder Portlandzement, bei denen Hydratationsreaktionen ablaufen.

Wo setzen Sie Wasserglas auf der Baustelle ein?

Zur Anwendung kommt meist flüssiges Wasserglas – auch als liquid glass oder liquor silicium bezeichnet. Die wichtigsten Anwendungsbereiche sind:

Bei der Verarbeitung müssen Sie den stark alkalischen Charakter beachten: Der pH-Wert von etwa 11 erfordert Schutzmaßnahmen für Haut und Augen. Natronwasserglas ist nicht für dauerhaften Feuchtigkeitsschutz geeignet, da es sich nach längerer Zeit wieder auflöst – für dauerhaften Schutz setzen Sie Kaliwasserglas ein.

Historische Entwicklung

Wasserglas wurde erstmals 1818 durch den Chemiker und Mineralogen Johann Nepomuk von Fuchs hergestellt, der der neuen Verbindung auch ihren Namen gab. Zusammen mit Franz Xaver Pettenkofer entwickelte Fuchs beim Wiederaufbau des 1823 abgebrannten Königlichen Hof- und Nationaltheaters ein Verfahren zur Herabsetzung der Entflammbarkeit von Holz. Dabei kam die Idee auf, Dekorationen und Gerüste mit Wasserglas zu überziehen. Die ersten größeren Gemälde mit Wasserglasfarben schuf der Kirchen- und Historienmaler Josef Schlotthauer (1789–1869).

Praxis-Take-away

Wasserglas ist ein vielseitiges silikatisches Bindemittel mit irreversibler Verkieselung. Setzen Sie Kaliumwasserglas ein, wenn dauerhafte Feuchtigkeitsbeständigkeit gefordert ist – Natronwasserglas löst sich langfristig wieder auf. Beachten Sie den alkalischen pH-Wert von etwa 11 bei der Verarbeitung und planen Sie entsprechende Schutzmaßnahmen ein. Für weitere Informationen zu bauchemischen Bindemitteln empfehlen wir unseren Artikel zu Hydrophobierung und Imprägnierung mineralischer Baustoffe.