Lehmbasierte Schlämmen für den Oberflächenschutz von historischen Lehmmassivbauten und Lehmausfachungen
Projektdurchführung
Materialforschungs- und -prüfanstalt
an der Bauhaus Universität Weimar
Coudraystr. 9
99423 Weimar
Zielsetzung
Lehm war im mitteldeutschen Raum bis in die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts ein bedeutender Baustoff für tragende und raumbildende Konstruktionen, sowohl als Weller- und Stampflehmkonstruktion als auch als Ausfachung von Fachwerk. Allein in Mitteldeutschland existieren schätzungsweise noch rund 200.000 Lehmbauten.
Auch wenn Lehmoberflächen häufig durch Putze, Bekleidungen oder Anstriche geschützt wurden, finden sich dennoch zahlreiche Beispiele materialsichtiger Lehmfassaden. Obwohl insbesondere massive Lehmkonstruktionen eine gewisse Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit aufweisen, erfordern ihre Oberflächen regelmäßige Pflege. Diese erfolgte traditionell durch die Rekonstruktion geschädigter Bereiche.
Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung von Materialien und Verfahren zur Konservierung geschädigter Lehmoberflächen im Außenbereich. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden sollen diese den manuellen Aufwand und den Materialeinsatz deutlich reduzieren und gleichzeitig die Beständigkeit bewitterter Oberflächen erhöhen. Damit leistet das Vorhaben einen Beitrag zum Erhalt historischer Bausubstanz und zur Schonung natürlicher Ressourcen.
Als zentraler Ansatz wird der Einsatz funktionalisierter Lehmschlämmen untersucht. Diese sollen als Verschleißschicht wirken, die Oberflächenrauigkeit reduzieren, Abriebfestigkeit und Gefügestabilität erhöhen sowie das Eindringen von Schlagregen vermindern. Der innovative Charakter des Projekts liegt in der konservierenden Behandlung geschädigter Lehmoberflächen in situ, ohne umfangreichen Substanzabtrag. Angestrebt wird eine hohe Materialidentität durch den ausschließlichen Einsatz lehmgebundener Materialien. Zur Verbesserung der Schutzwirkung werden zudem biobasierte Zusätze, etwa Öle oder Wachs-Öl-Kombinationen, untersucht.
Schlämmen als Element des Bautenschutzes im Lehmbau sind bislang unüblich. Konfektionierte Schlämmen werden gegenwärtig vor allem als Haftvermittler eingesetzt und sind nicht für den Oberflächenschutz vorgesehen. Die im Projekt entwickelten Produkte stellen daher eine vollständige Neuentwicklung dar. Sie sollen erstmals eine großflächige, konservierende Bearbeitung von Lehmoberflächen in situ ermöglichen.
Die Schlämmen werden bis zur Anwendungsreife entwickelt und praxisnah erprobt. Die Ergebnisse fließen in einen Verarbeitungsleitfaden sowie ein technisches Merkblatt ein, die gemeinsam mit einem am Projekt beteiligten Lehmbauunternehmen erarbeitet werden.
Arbeitsschritte
Zur Herstellung der Schlämmen werden verschiedene konfektionierte und im Handel erhältliche Lehme als Basis verwendet, bspw. Lehmpulver und Rohlehm verschiedener Körnungen. Diese werden ggf. mit Magerungsmitteln (Sande, Feinsande), Kalksteinmehl, Kreide oder speziellen Tonmehlen bzw. Zellulosefasern versetzt, um die gewünschten Verarbeitungseigenschaften zu erhalten.
Stabilisierende Zusatzstoffe (Additive), die die funktionalisierenden Eigenschaften bewirken und die im Rahmen des Projektes getestet werden, sind beispielsweise pflanzliche Stärke, bestimmte Methylzellulosen und trocknende pflanzliche Öle bzw. daraus hergestellte wässrige Suspensionen.
Für die Beurteilung der erzielbaren Eigenschaften der Schlämmen erfolgt die Erfassung relevanter materialtechnischer Kennwerte, beispielsweise
• Wasseraufnahmeverhalten und dynamische Feuchteverteilung
• Sorptionseigenschaften, Permitivität
• Haftzugverhalten
• Abriebfestigkeit, Gefügestabilität unter verschiedenen Feuchte- und Klimabedingungen
• Rheologische Eigenschaften
Ziel ist nicht, universell einsetzbare Schlämmen zu entwickeln, sondern diese hinsichtlich bestimmter Anforderungen zu konfektionieren, beispielsweise als Verschleißschicht, zur Gefüge- und Untergrundstabilisierung und zur Verminderung der Oberflächenrauigkeit. Entsprechend unterschiedlich fallen Materialzusammensetzung und Auftragstechnologie aus.
Die Untersuchungen werden größenskaliert an Laborprüfkörpern, Labordemonstratoren und auch an den vorgesehenen Modellobjekten (historische Massiv- und Fachwerkbauten) durchgeführt. Im Rahmen des Projektes sollen Demonstratoren Bewitterungssimulationen, bspw. Schlagregenbeanspruchungen ausgesetzt werden.
Als für das Vorhabensziel relevant angesehen werden ausreichende Standzeiten für belastbare Aussagen hinsichtlich des Langzeitverhaltens der lehmgebundenen Schlämmen.
Um die Praxisrelevanz zu gewährleisten, wird für die Arbeiten projektbegleitend sowohl an Demonstratoren als auch an Modellobjekten ein Lehmbauunternehmen eingebunden.