Modellvorhaben: Anwendung und Weiterentwicklung innovativer Verfahren zur Reduzierung der Salzbelastungen von umweltgeschädigten Natursteinen und Fugenmörteln am Beispiel der Vorderburg des Schlosses Frankenberg/Bayern

Aktenzeichen 12249/01
Zusammenfassung / Abstract: Dateigröße: 0.11 MB | Zuletzt geändert: 11.08.2009
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Projektträger: Carl Freiherr von Lerchenfeld

97215 Weigenheim
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Bundesland: Bayern
Beschreibung:
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die ursprünglich verputzten Fassadenflächen der Vorburg zeigten eine außergewöhnlich starke Salzbildung, die auf eine frühere Stallnutzung in Teilbereichen des Gebäudes zurückgeht. Eine Neuverputzung der Fassade des Baudenkmals war nur bei einem Abbau des Salzgehaltes möglich. Durch geeignete Entsalzungsmethoden sollten die Voraussetzungen für eine Neuverputzung geschaffen werden. Ein Hauptziel des Projektes war aber auch die Abschätzung der Salzreduzierung auf der Grundlage theoretischer und im Labor ermittelter Werte in Verbindung mit einem Rechenprogramm, entwickelt am Fraun-hofer Institut für Bauphysik.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenPhase 1:
Ermittlung der Kenndaten von Sandstein, Mörtel und Kompressen im Labor.
Herstellung von Probekörpern von Kompressen bzw. Opferputz, zur Ermittlung von Kennwerten wie Wasseraufnahme und Diffusionsfähigkeit.
Phase 2:
Anlage und Untersuchung von Musterflächen mit nachfolgender Ermittlung der Feuchteverteilung und Vergleich der Ergebnisse mit den computerunterstützten Berechnungen.
Phase 3:
Vergleich der rechnerischen und experimentellen Untersuchungsmethoden. Durch den Vergleich der Laborergebnisse mit den rechnerischen Ergebnissen konnten Aussagen über den Feuchtetransport im salzbelasteten Baustoff erfolgen. Aus diesen Ergebnissen wurde der Entsalzungserfolg berechnet bzw. abgeschätzt. Dabei konnten notwendige Korrekturen bzw. die Werte von Korrekturfaktoren festgesetzt werden.
Die eigentliche Entsalzung erfolgte nach Auswertung der Musterflächen.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen dieses DBU-Projektes wurden Bentonit-Sand-Zelluloe- und Kalkputz-Kompressen auf ihre Eignung als Entsalzungsmaterial untersucht. Nach der Bestimmung wichtiger Stoffkennwerte wurden im Jahr 2000 von Mai bis November drei Musterflächen an dem zu entsalzenden Sandstein angelegt.
Die Messungen zeigen, dass mit allen Kompressen Salz aus dem Sandstein gelöst werden kann. Die Wirksamkeit des Kalkputzes ist allerdings weitaus geringer als die der Bentonitkompressen, mit denen bis zu 1.8kg/m2 Salz aus dem Mauerwerk entfernt werden. Der Grund für die geringere Wirksamkeit des Kalkputzes liegt im wesentlichen am Übergangswiderstand Kalkputz - Sandstein. Der deutlich höher ist als bei den Bentonit-Kompressen. Die Ergebnisse zeigen, dass auch bei schlecht saugenden Sandstei-nen eine wirksamere Salzreduzierung durchgeführt werden kann. Voraussetzung dafür sind relativ leicht lösliche Salze, die zudem oberflächennah angereichert sind.
Derartige Maßnahmen können aber nie mit sinnvollem Aufwand zu einer vollständigen Entsalzung des gesamten Mauerwerks führen, sondern lediglich die oberflächennahen Zonen im Salzgehalt deutlich reduzieren. Diese Reduzierung bildet aber die Grundlage für erfolgreiche Konservierungsmaßnahmen wie z.B. Steinfestigung und ggf. Hydrophobierung. Für den Fassadenputz wird damit die zu erwartende Standzeit wesentlich erhöht.
Die begleitenden rechnerischen Untersuchungen zeigen, dass trotz Verwendung stark vereinfachter Ansätze für den Salztransport gut übereinstimmende Ergebnisse zwischen theoretischen Ansätzen und den örtlichen Messungen zu erhalten sind. Voraussetzung für derartige Berechnungen ist ein Mindestsatz an Materialkennwerfen. Dazu gehören die Dampfdiffusionswiderstandszahl, die freie Wassersätti-gung und der Wasseraufnahmekoeffizient des Mauerwerks und der Kompressenmaterialien. Für die Bestimmung der notwendigen Feuchtespeicherfunktion kann anstatt der aufwendigen Saugspannungsmesstechnik auch ein Approximationsverfahren (Holm 2001) verwendet werden, das lediglich die Sorptionswassergehalte bei 80 und 95% r.F erfordert. Für die Kombination Kompresse/Mauerstein muss außerdem mit Hilfe des beschriebenen einfachen Laborversuchs die Ausbildung der kapillaren Widerstandsschicht ermittelt werden. Mit derartigen Berechnungen hat man die Möglichkeit vorab vergleichende Untersuchungen zur Auswahl und Wirksamkeit des Kompressenmaterials durchzuführen und ist nicht allein auf langfristige Vor-Ort-Untersuchungen angewiesen. Außerdem lassen diese Berechnungen Hinweise auf optimale Anwendungszeiten für die einzelnen Entsalzungsdurchgänge zu.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

· H. Venzmer (Hrsg.): Mauerwerksfeuchtigkeit, Schriftenreihe H.12, Feuchte- und Altbausanierung e.V., Verlag Bauwesen Berlin - Veröffentlichung eines Vortrages von Herrn Dr. Ettl und Herr Dr. Krus - 12. Hanseatische Sanierungstage Entfeuchtung/Entsalzung im November 2001 in Warnemünde - Salzreduzierung mit verschiedenen Kompressen am Schloss Frankenberg und begleiten-de rechnerische Untersuchungen.
· Restauro - Zeitschrift für Kunsttechniker, Restaurierung und Museumsfragen, Heft 5, Juli/August 2003, S. 322-326, Veröffentlichung durch Herrn Dr. Ettl und Dr. Krus - Kompressen im Test, beglei-tende rechnerische Untersuchungen


Fazit

Die im Abschlußbericht des Labors Dr. Ettl - Dr. Schuh aufgeführten Salzgehalte mit einem Mittelwert von 2,3 M.-% bei leicht versalzenen Proben, von 6,6 M.-% bei stark versalzenen Proben wurden durch die Entsalzungsmaßnahmen auf einen Wert von 0,3 M.-% im oberflächennahen Bereich reduziert (siehe Kurzbericht Dr. Ettl - Dr. Schuh vom 03.06.2003).
Im tieferen Bereich des Mauerwerks liegen diese Werte noch günstiger (ca. 0,1 M.-%).
Da in der Fachliteratur und auch bei den Fachlabors keine eindeutigen Angaben zur Rezeptur und Anwendung geeigneter Entsalzungsprodukte zur Verfügung standen, waren die wissenschaftlichen Untersuchungen im Vorfeld der Außenputzarbeiten zwingend notwendig.
Die bei den Untersuchungen nachgewiesenen Zusammenhänge der Salzbewegungen innerhalb der Wandstärken zur Optimierung des letztlich verwendeten Entsalzungsputzes führten zu einem überzeugenden Ergebnis.
Ohne die wissenschaftlichen Voruntersuchungen im Rahmen des DBU-Projektes wäre das jetzt nach Auftragen des Außenputzes festgestellte Endergebnis nicht erreicht worden.
Das Projekt unter wesentlicher Beteiligung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt wurde mit sehr großem Erfolg abgeschlossen. Die Ergebnisse der Untersuchungen, auch im Zusammenhang mit der Anwendung des Rechenprogramms Wufi können als Grundlage bei zukünftigen Projekten Anwendung finden.

Förderzeitraum: 13.04.1999 - 15.06.2003 (4 Jahre und 2 Monate)
Fördersumme: 81.806,70
Förderbereich: III.12.1
Themengebiet: Kulturgüterschutz
Stichworte: Umweltforschung, Kulturgüter, Klimaschutz, Umwelttechnik, Ressourcenschonung
Publikationen: