Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Es sollte ein Verfahren zur elektrochemischen Salzminderung von Sandstein entwickelt und am Barockdenkmal Dresdner Zwinger eingesetzt werden. Hierbei stand die schonende, tiefgreifende und gleichzeitig schnelle Entsalzung von kulturhistorisch bedeutsamen Sandsteinobjekten im Mittelpunkt der Arbeiten. Es wurden Wandobjekte behandelt.
\nDer Dresdner Zwinger ist auf Grund seiner Bauwerksgeschichte besonders mit Natriumsulfat stark belastet. Natriumsulfat ist eines der sch\u00e4dlichsten Umweltsalze im Natursteinbereich. Mit einer erfolgreichen elektrochemischen Salzminderung am Dresdner Zwinger wurde ein erster Schritt zum Einsatz dieser Technologie im Bereich der Naturstein- und Mauerwerksentsalzung getan.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1.\tAnpassung der CITec-Verbundelektroden an den Werkstoff Sandstein
\n–\tErmittlung der optimalen Elektrodenmaterialien und Anpassung an stark gegliederte Oberfl\u00e4chen
\n2.\tErmittlung eines optimierten Strom\/Spannungsregimes
\n–\tEntsalzung von k\u00fcnstlich kontaminierten Probek\u00f6rpern
\n3.\t\u00dcberpr\u00fcfung der pH-Best\u00e4ndigkeit der Sandsteinoberfl\u00e4che
\n–\tUntersuchungen zur Empfindlichkeit verwitterter Sandsteinoberfl\u00e4chen gegen\u00fcber pH-\u00c4nderungen
\n–\tEinsatz einer pH-Optode im elektrischen Feld zur Ermittelung einer Grenzladungsmenge als Ab-bruchkriterium
\n4.\tUntersuchungen bei komplexen Salzbelastungen, Untersuchungen von Mehrstoffbelastungen
\n5.\tEntwicklung einer Technologie zum katodischen Schutz metallischer Bauteile w\u00e4hrend der elektro-chemischen Entsalzung
\n6.\tErprobung eines Verfahrens zur Trocknung der entsalzten Bauteile
\n7.\tSalzminderung an Ausbaust\u00fccken aus dem Zwinger zur \u00dcberpr\u00fcfung der Anwendbarkeit am Dresd-ner Zwinger
\n–\tErprobung der einseitigen Wandentsalzung
\n8.\tDurchf\u00fchrung der Pilotsalzminderung im Dresdner Zwinger
\n9.\tDokumentation und Erstellung des Abschlu\u00dfberichtes<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Arbeitspaketes 1 erfolgte die Entwicklung und Fertigung von Werkzeugen f\u00fcr die elektrochemischen Salzminderung an Sandstein. Dazu wurden verbesserte Elektroden geschaffen. Diese Elektroden lassen sich gut an Sandsteinoberfl\u00e4chen anpassen. Au\u00dferdem sind sie mit pH-Wert stabilisierenden Matten ausger\u00fcstet.
\nIm zweiten Arbeitspaket wurde das Strom-Spannungsregime an einer Einstoffsalzbelastung optimiert. Hierbei traten massive pH-Wert-Ver\u00e4nderungen auf. Es kam ausgehend vom Anodenbereich zu starken Ans\u00e4uerungen. Diese verursachten Entf\u00e4rbungen der Versuchsk\u00f6rper aus Sandstein. Zur Vermeidung solcher Ans\u00e4uerungen wurde die Spannungsversorgung um eine rechnergest\u00fctzte Steuerung zur Stromaufzeichnung erg\u00e4nzt.
\nDie Untersuchungen im Arbeitspaket 3 galten der Ermittlung eines Abbruchkriteriums zur Vermeidung von pH-\u00c4nderungen am Sandstein w\u00e4hrend einer elektrochemischen Salzminderung. Dazu wurden mit einer pH-Optode w\u00e4hrend einer elektrochemischen Behandlung Messungen direkt im elektrischen Feld durchgef\u00fchrt. Es wurde ein Grenzwert der Ladungsmenge ermittelt. Beim Erreichen dieser Ladungsmenge schaltet die Rechnersteuerung die Betriebsspannung automatisch ab und die Elektroden m\u00fcssen getauscht werden. Damit wird ein Angriff durch pH-\u00c4nderung am Stein vermieden.
\nBei der Untersuchung von Mehstoffbelastungen wurde festgestellt, da\u00df die Ionen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit aus dem Stein entfernt werden. Eine Variation der Ionenaustauschermenge in den Verbundelektroden beeinflu\u00dft die Salzminderungsgeschwindigkeit.
\nIn weiteren Arbeitspaketen wurde die Ortung metallischer Bauteile im Sandstein und deren Schutz w\u00e4hrend der Salzminderung erprobt. Durch eine Variation der Proze\u00dfgestaltung erreichten wir im Arbeitspaket 6 eine schnellere Trocknung der entsalzten Bauteile
\nIm Arbeitspaket 7 wurde die einseitige elektrochemische Salzminderung zur \u00dcberpr\u00fcfung der Anwendbarkeit an Ausbaust\u00fccken aus dem Zwinger erprobt. Es ist auch mit einer einseitigen Montage der Elektroden m\u00f6glich, Salzbelastungen von bis zu 10 g\/kg in 4 Wochen zu extrahieren.
\nZur Verifizierung der laborativen Ergebnisse wurde das Verfahren in optimierter Form an einer Fassadenfl\u00e4che im Dresdner Zwinger eingesetzt. Dadurch konnten selbst Gesamtsalzgehalte von bis zu 23 g\/kg in einer 4 w\u00f6chigen Behandlung stark vermindert werden. Aus den am st\u00e4rksten belasteten Teilbereichen wurden rund 200 g\/m2Salz extrahiert.
\nMit dem Verfahren der elektrochemischen Salzminderung ist es m\u00f6glich die Salzbelastung von Sandsteinobjekten schnell und schonend zu verringern. Das Verfahren ist abfallarm und erfordert nur einen geringen Aufwand an Elektroenergie und Wasser. Die Verbundelektroden werden regeneriert und sind mehrfach einsetzbar. Das Verfahren ist an Elbsandstein erprobt. Es l\u00e4\u00dft sich auf andere Sandsteine \u00fcbertragen. Die Anwendung an Mauerwerk und anderen por\u00f6sen Baustoffen ist m\u00f6glich.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Angaben zum Projekt sind in der Datenbank des Hornemann-Institutes ver\u00f6ffentlicht worden. Auf der Messe Denkmal 2008 in Leipzig wurden im November 2008 die Ergebnisse pr\u00e4sentiert<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit dem Verfahren der elektrochemischen Salzminderung ist es m\u00f6glich, die Salzbelastung von Sand-steinobjekte schnell und schonend zu verringern.
\nVorteile sind:
\n–\tEs ist kein mechanischer Eingriff (Bohrungen etc.) in den Stein n\u00f6tig
\n–\tDie mechanischen Belastungen f\u00fcr die Steinoberfl\u00e4che sind gering
\n–\tAbfallvermeidende Technologie: Der einzige Abfall ist eine verd\u00fcnnte Salzl\u00f6sung, die frei von Schwermetallen und organischer Belastung ist.
\n–\tGeringer Energieverbrauch von 80-100 kWh\/m2 pro Woche
\n–\tDie eingesetzten Elektroden sind regenerierbar und wiederverwendbar. Die voraussichtliche Nutzungsdauer einer Elektrode betr\u00e4gt mindestens 15 Zyklen.
\nBei Gesamtsalzgehalten von mehr als 10-15 g\/kg ist je nach Verteilung der Belastung eine mehrstufige Behandlung sinnvoll.
\nDas Verfahren ist an Elbsandstein erprobt. Es l\u00e4\u00dft sich auf andere Sandsteine \u00fcbertragen. Die Anwendung an Mauerwerk und anderen por\u00f6sen Baustoffen ist m\u00f6glich.
\nDas Verfahren kann auch mit anderen Salzminderungsverfahren kombiniert werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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