Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im nordhessischen Bereich sind zahlreiche historisch interessante Geb\u00e4ude aus Tuff erhalten. Die Tuffsteine aus dem Habichtswald und Kn\u00fcll geh\u00f6ren zu den h\u00e4ufig eingesetzten Natursteinen, da sich dieses Material aufgrund der geringen H\u00e4rte hervorragend bearbeiten l\u00e4sst. Au\u00dferdem wirkt der Tuffstein durch die lebhafte Struktur sehr dekorativ. Das Problem der Tuffsteine ist die extrem hohe Witterungsanf\u00e4lligkeit. Es sind derzeit keine Konservierungsmethoden bekannt, die in der Lage sind, das Material nachhaltig zu sch\u00fctzen. Bei Restaurierungsarbeiten wurden in der Vergangenheit die zerst\u00f6rten Steine ausschlie\u00dflich durch neue Steine ersetzt. Dieses Vorgehen ist kaum noch m\u00f6glich, da seit l\u00e4ngerer Zeit, sp\u00e4testens seit dem Ende des zweiten Weltkrieges, nahezu s\u00e4mtliche Tuff-Steinbr\u00fcche geschlossen und die vorhandenen Vorkommen unter Naturschutz gestellt wurden. Es ist nicht mehr m\u00f6glich, Tuffsteinmaterial in der Region abzubauen. Ende der 80\u00b4er Jahre wurde kurzfristig, ausschlie\u00dflich f\u00fcr die Restaurierung des Herkules und der L\u00f6wenburg in Kassel ein Steinbruch im Druseltal freigegeben, um Tuffsteinmaterial zu gewinnen. Es besteht die strenge Auflage, dass die Gesteine nur f\u00fcr Bauwerke im Park Wilhelmsh\u00f6he benutzt werden d\u00fcrfen. Der Zustand der historisch wertvollen Geb\u00e4ude ist bedrohlich und es ist dringend notwendig, Methoden zu entwickeln, die den weiteren Verfall aufhalten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZu der Thematik liegen bereits Untersuchungen vor. Diese werden zusammengestellt, geb\u00fcndelt und den beteiligten Kooperationspartnern zur Verf\u00fcgung gestellt. Die Kooperationspartner werten die vorliegenden Ergebnisse entsprechend ihrer Fachkompetenz aus und f\u00fchren erg\u00e4nzende Voruntersuchungen durch. Hierf\u00fcr werden Materialproben von den drei Musterobjekten entnommen und nach folgenden Kriterien untersucht :
\n–\tdie Schadstoffbelastungen aus dem Umfeld der drei nordhessischen Kirchen
\n–\tErprobung von Verfahren, die das Quellverhalten des Tuffs mindern
\n–\tWeiterentwicklung der Fug- und Putzm\u00f6rtel auf der Basis trocken gel\u00f6schter Kalkm\u00f6rtel
\nDie Untersuchungen erfolgen in den ersten Arbeitsschritten im Labor, die Ergebnisse werden erfasst und dokumentiert. Der Informationsaustausch unter den Kooperationspartnern erfolgt parallel zu den Untersuchungen.
\nDie Tuffvariet\u00e4ten der drei Modellobjekte wurden eingehend petrographisch und physikalisch untersucht, die relevante Verwitterungstiefe konnte mittels mikroskopischer Untersuchungen sowie Bestimmungen von Ultraschallgeschwindigkeit, Druck- und biachsialer Biegezugfestigkeit im Tiefenprofil quantitativ bestimmt werden. Auf Grundlage der Ergebnisse wurden Anforderungen an die Wirkung von Konservierungsmittel sowie an M\u00f6rtel f\u00fcr Verfugung, Verputz, Steinerg\u00e4nzung und Schl\u00e4mmbeschichtung formuliert.
\nAnhand der gewonnenen Erkenntnisse werden Konzepte f\u00fcr die Anwendungsproben an den Objekten entwickelt. Nach Anlegen der Arbeitsproben erfolgen \u00dcberpr\u00fcfungen und Erg\u00e4nzungen der Proben durch die Kooperationspartner, die Standzeit der Muster an den Objekten beinhaltet eine Frostperiode, anschlie\u00dfend werden Nachuntersuchungen durchgef\u00fchrt. Nach Anwendung unterschiedlicher Kombinationen von Konservierungsmitteln wurden erneut Bauwerksproben entnommen und der Erfolg der Ma\u00dfnahmen mit den genannten Methoden \u00fcberpr\u00fcft. Zus\u00e4tzlich erfolgte eine \u00dcberpr\u00fcfung mittels licht- und rasterelektronischer Untersuchungen sowie durch Messung der hygrischen Dehnung und der kapillaren Wasseraufnahme.
\nAnwendungen von Fug- Putz- und Schl\u00e4mmm\u00f6rteln auf Kalkbasis sowie von Farbbeschichtungen auf Kalkputzen wurden makroskopisch \u00fcber mehrere Jahre beobachtet. Erg\u00e4nzend erfolgten an Labor- wie an Bauwerksproben erg\u00e4nzende Messungen von Haftzug- und Druckfestigkeit, E-Modul, sowie feuchtetechnischen Parametern.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Verfug- und Putzm\u00f6rtel auf Basis des Kalkspatzenm\u00f6rtelsystems konnten erfolgreich auf die Anforderungen eingestellt werden, die sich aus den problematischen Eigenschaften der Tuffsteine ergeben. D\u00fcnnlagige Auftr\u00e4ge von Kalkschl\u00e4mmen haben keine sch\u00fctzende Wirkung f\u00fcr die Tuffoberfl\u00e4chen, da sie witterungsbedingte Feuchtewechsel (Ursache f\u00fcr gef\u00fcgezerst\u00f6rende Quell- \/ Schrumpfprozesse im Tuffsteingef\u00fcge) nicht gen\u00fcgend abpuffern.
\nZus\u00e4tzliche Beschichtungen von Kalkputzen und -schl\u00e4mmen mit Siliconharzlasuren bremsen den Eintrag von Niederschlagswasser stark und behindern die Wasserdampfdiffusion kaum. Im Gegenteil f\u00fchren sie zu einer sehr effektiven Austrocknung der Kalkm\u00f6rtel, wodurch jedoch deren Carbonatisierung (und damit deren Aush\u00e4rtung!) sehr stark verlangsamt wird, weshalb von ihrer Anwendung abzuraten ist. Punktuelle \u00dcberpr\u00fcfungen der Wirkung eines Tensids zur Minderung der hygrischen Dehnung (getestet in Kombination mit einer Festigung mit Kiesels\u00e4urester) zeigten, dass die hygrische Dehnung zwar merklich gemindert wird, aber auf einem immer noch hohen Niveau bleibt.
\nAls sehr schwierig stellte sich die Festigung der Tuffe dar. Die Gr\u00fcnde liegen vor allem in der Porenradienverteilung der Tuffe mit sehr hohem Anteil an feinsten Poren. Lange Trocknungszeiten vor der Anwendung von Festigungsmitteln und lange Tr\u00e4nkungszeiten sind erforderlich. Zur Langzeittr\u00e4nkung wurden verschiedene Applikationsmethoden erfolgreich getestet. Dennoch wurden mehrere Zyklen von Produkterprobung, Bewertung und Modifikation notwendig, bis zufrieden stellende Festigungsergebnisse erreicht wurden. Letztlich brachte ein Festigungsmittel auf Basis niedrig konzentrierten Kiesels\u00e4ureesters, der bez\u00fcglich L\u00f6semittel, Katalysatorgehalt und Teilchengr\u00f6\u00dfe modifiziert war, bei entsprechend sorgsamer Applikation gute Ergebnisse, die durch eine Vorbehandlung mit stark verd\u00fcnnter Weins\u00e4urel\u00f6sung noch weiter verbessert werden konnten. Es zeigte sich, dass trotz der hohen Porosit\u00e4t der Tuffe schon geringe Wirkstoffgehalte des Festigungsmittels eine effektive Festigung erm\u00f6glichen, wenn es gelingt, das Mittel in das feine Porensystem einzubringen. Bei hohen Wirkstoffgehalten besteht die Gefahr einer \u00dcberfestigung.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die oben beschriebenen Ma\u00dfnahmen erfolgten in enger Absprache der Kooperationspartner des Projektes untereinander.
\nEine ausf\u00fchrliche Beschreibung der durchgef\u00fchrten Untersuchungen wurde in einem Tagungsband zusammengefasst. Unter dem Titel : Konservierungskonzepte zum Erhalt von nordhessischem Tuffstein an historischen Bauwerken ist diese Ver\u00f6ffentlichung bei dem Herausgeber, der Evangelischen Kirche von Kurhessen und Waldeck, Bauberatung, Wilhelmsh\u00f6her Allee 330, 34131 Kassel,
\nISBN 3-00-017503-2 zu beziehen.
\nAm 03.November 2005 fand im Haus der Kirche in Kassel ein Abschlusskolloquium statt, auf dem die Kooperationspartner den 120 Teilnehmern die Untersuchungsergebnisse pers\u00f6nlich erl\u00e4uterten.
\nZum Abschluss der Veranstaltung ergaben sich lebhafte Gespr\u00e4che, in denen die gewonnenen Erkenntnisse ausf\u00fchrlich diskutiert wurden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die nordhessischen Tuffen unterliegen aufgrund ihrer besonderer Gesteinseigenschaften unter hiesigem Klima tiefreichenden Witterungssch\u00e4den
\nBeobachtungen an historischen Tuffgeb\u00e4uden zeigen, dass Beschichtungen mit Kalkputzen die Verwitterung des Tuffs verhindern oder zumindest verlangsamen. Im Rahmen des Projektes konnten abgestimmte Fugm\u00f6rtel und Putze auf Basis des Funcosil Kalkspatzenm\u00f6rtels entwickelt werden.
\nDie hygrische Dehnung der Tuffe kann durch Behandlung mit quellmindernden Tensiden reduziert werden, bleibt aber bei Anwendung ohne Wasserabweisung auf recht hohem Niveau. Als prophylaktische Ma\u00dfnahme wird die Anwendung dieser Quellminderer dennoch empfohlen.
\nWegweisend sind die Erfolge bei der Entwicklung geeigneter Festigungsmittel auf Kiesels\u00e4ureesterbasis (KSE). Zahlreiche Vorversuche f\u00fchrten bislang nur zu unbefriedigenden Ergebnissen. Grundvoraussetzungen f\u00fcr eine wirkungsvolle Festigung sind das Vorschalten einer mehrmonatigen Trocknungsphase und die Wahl einer Applikationstechnik, die mehrst\u00fcndige Tr\u00e4nkungszeiten garantiert. Dies konnte bei Tr\u00e4nkung \u00fcber Kompressen, mittels Infusion oder spezieller Fluidapplikatoren erreicht werden. Weitere Voraussetzung sind Festigungsmittel, die kleine Molek\u00fclgr\u00f6\u00dfen besitzen und langsam aush\u00e4rten. Nur dann kann das Mittel in die feinporige tonmineralische Matrix der Tuffe eindringen und dort festigende Wirkung entfalten. Andernfalls liegen die Kieselgelplatten in den gro\u00dfen Poren und haben keine festigende Wirkung. Die Modifikation des KSE bez\u00fcglich Teilchengr\u00f6\u00dfe, L\u00f6semittel und Katalysatorgehalt brachte ein positives Ergebnis, das durch eine Vorbehandlung mit stark verd\u00fcnnter Weins\u00e4urel\u00f6sung noch verbessert werden konnte.
\nAusblick
\nDie erfolgreiche Festigung dieses Problemgesteins l\u00e4sst hoffen, dass dieses System aus modifiziertem niedrig konzentriertem KSE und Weins\u00e4urel\u00f6sung auch bei anderen schwer konservierbaren Gesteinen weiterhilft. Weiteren Forschungsbedarf gibt es bez\u00fcglich der Wirkungsweise der Weins\u00e4urel\u00f6sung und der \u00dcbertragbarkeit des Festigungssystems auf andere Tuffarten. Daneben d\u00fcrfen selbstverst\u00e4ndlich die behandelten Objekte nicht aus dem Auge verloren werden, um den Erfolg der Ma\u00dfnahmen zu sichern und den langfristigen Erhalt dieses kulturellen Erbes zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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