Projekt 21045/01

Detektierung und Konservierung infolge von Umwelteinflüssen hohlstehender Wandmalereien am Beispiel der national wertvollen mittelalterlichen Kirchen in Battaune und Bad Schmiedeberg (Sachsen/Sachsen-Anhalt)

Projektträger

Institut für Diagnostik und Konservierung an Denkmalen in Sachsen und Sachsen-Anhalt e. V.
Schlossplatz 1
01067 Dresden

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Kunsthistorisch wertvolle Wandmalereien sind häufig infolge von Umwelteinflüssen stark gefährdet. Durch eindringende Feuchtigkeit und Schadstoffbelastung bilden sich zwischen der Malschicht und der dahinter liegenden Wand oder innerhalb des Putzaufbaus hohl stehende Bereiche, die für die Wandmalereien eine sehr große Gefahr darstellen. Die Detektierung ihrer Ausdehnung sowie der Umgang mit ihnen bei der Konservierung der Wandmalereien stellen den ausführenden Restauratoren und den untersuchenden Naturwissenschaftler vor große Herausforderungen.
Mit Hilfe der zerstörungsfreien Technologie aktive Infrarot-Thermografie sollte eine innovative Messmethode entwickelt werden, mit der die Hohlstellen berührungslos entdeckt und untersucht werden können und - nach ihrer Hinterfüllung - die Konservierung der Wandmalereien überprüft werden kann.
Die für die Anwendbarkeit der akiven Infrarot-Thermografie zur Lokalisierung von Hohlstellen an Wandmalereien nötige Grundlagenuntersuchungen sollten im Projekt mit geleistet werden.
Ziel des Projektes war es, mit der ausgearbeiteten Messmethode einen entscheidenden Beitrag zu Konservierung und langfristigem Erhalt der mittelalterlichen Wandmalereien zu leisten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs sollten wichtige Ausgangsuntersuchungen zu Material- und Hohlraumgrößen durchgeführt werden. Die Einflussgröße Material sollte bzgl. der Emission von Infrarotstrahlung in Testreihen eingehend un-tersucht werden. Im Plan war vorgesehen unterschiedliche Putzzusammensetzungen, teilweise mit unterschiedlichen Pigmenten und Bindemittelsystemen bemalt auf ihr Emissionsverhalten zu testen.
Neben der Materialart hat auch die Stärke einer abgelösten Schicht sowie die Größe des zu detektierenden Hohlraums einen Einfluss auf das Messsignal. Um die Einflussgrößen von Materialstärke und Hohlraumgröße bei aktiver Infrarot-Thermografie zu ermitteln, sollten daher in weiteren Versuchsreihen Pro-bekörper ausgewählter Verputze mit unterschiedlich großen Hohlräumen untersucht werden.
Detektion von Hohlräumen an verwitterten Oberflächen
In diesem Arbeitsabschnitt sollten stellvertretend nicht denkmalgeschützte Mauern bzw. Gebäudeteile, die aber in Aufbau und Zusammensetzung mit den o.g. Baudenkmalen vergleichbar sind, mit der Infrarot-Thermografie analysiert werden. Diese Untersuchungsobjekte erlauben nach der Messung Eingriffe ins Mauerwerk, die die mit der Infrarottechnik gewonnenen Ergebnisse verifizieren.
Detektierung der Hohlräume an den Wandmalereien in Battaune und Bad Schmiedeberg
Die in ersten Untersuchungsabschnitten gewonnenen Erkenntnisse sollten in einem dritten Forschungsabschnitt auf die denkmalgeschützten Wandmalereien angewandt werden. In enger Zusammenarbeit mit der Denkmalpflege und den zuständigen Restauratoren können die mittels der Infrarot-Thermografie gewonnenen Ergebnisse anschließend durch zerstörungsarme Messungen überprüft werden.
Verfüllung der Hohlräume und ihre Überprüfung
Die mit Hilfe der Thermografie ermittelten Hohlräume sollten mit unterschiedlichen Materialien verfüllt werden. Welche Hinterfüllstoffe im konkreten Fall eingesetzt werden, ist von den jeweiligen Hohlraumgrößen sowie vom Baumaterial, in dem die Hohlräume vorkommen, abhängig. Die Hinterfüllstoffe sollten bzgl. ihres thermischen Verhaltens charakterisiert werden. Nach der Verfüllung der Hohlräume wurden diese Bereiche erneut mit aktiver Infrarotthermografie untersucht, um die Emission der Infrarotstrahlung zu ermitteln, vorher und nachher zu vergleichen und den Erfolg der Maßnahme zu überprüfen.


Ergebnisse und Diskussion

Die für aktive Thermographie notwendige Aktivierungsmethode wurde nach zahlreichen Tests ausge-wählt in ein angepasster Versuchsaufbau entwickelt. Auch aufgrund der Empfindlichkeit und Wertigkeit der historischen Wandmalereien lag ein Schwerpunkt der Studie auf der Untersuchung von speziellen Probekörpern im Labor. Mit drei Probekörpern aus Leichtbeton wurde der Einfluss der Pigmente in den Farbfassungen, der Einfluss der unterschiedlichen eingesetzten Mörtel und Oberflächenrauhigkeiten ermittelt, sowie die Auflösungsgrenzen der Methode eingeschätzt. In der Stadtkirche St. Nikolai in Bad Schmiedeberg, Sachsen-Anhalt, gibt eine generelle Übereinstimmung der Perkussionskartierung an den Wandmalereien aus der 2. Hälfte des 15. Jahrhunderts mit auffälligen Aufheizungen bei der aktiven IR-Thermographie. Zudem zeigen die IR-Aufnahmen ein weitaus differenzierteres Bild von Inhomogenitäten nahe der Oberfläche.
Die kunsthistorisch wertvollen, romanischen Wandmalereien in der Dorfkirche in Battaune sind in die Apsis eingebettet. Die konkave Geometrie, auf der die Malerei in der Apsis liegt, hat einen sehr starken Einfluss auf die Versuchsanordnung der aktiven Thermografie. Die gleichmäßige Aufheizung der zu untersuchenden Fläche ist ein wichtiger Parameter für zuverlässige Ergebnisse. Für die konkave Geometrie konnte aber keine angepasste IR-Strahlungsquelle zur Aufheizung gefunden werden. Die Ergebnisse der Thermographie am mittelalterlichen Wandmalereizyklus von 1430 in der evangelischen Pfarrkirche in Kühren haben eine gute Übereinstimmung mit der Kartierung mittels Perkussionsmethode. Das thermographische Abzeichnen der Hohlstellen erfolgt über ein Zeitintervall der Aktivierung. Insbesondere an dünn geputzten Stellen paust sich während der Untersuchung das Bruchsteinmauerwerk deutlich im Thermographiebild durch. Das Zeitfenster für die Detektierung von Hohlstellen wird daher sehr eng. Hohlstellen, die festgestellt werden, lassen sich in ihrer Lage und Größe sehr genau zuordnen. Die Überprüfung der verfüllten Hohlstellen zeigt, dass die Anbindung nicht an allen Stellen gleichmäßig ge-währleistet ist.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Schon im Verlauf des Projektes wurden mittels aktiver Infrarotthermographie an mehreren anderen hochrangigen Wandmalereien Hohlstellenuntersuchungen in den Ländern Sachsen und Sachsen-Anhalt durch das IDK durchgeführt. Die Ergebnisse und Erfahrungen aus den Projektuntersuchungen lassen sich gut auf ähnliche Fragestellungen übertragen. Zudem wurden die Ergebnisse vorgestellt: in den Landesämtern für Denkmalpflege und auf der Tagung der Deutschen Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) Thermografiekolloquium vom 27.-28. September 2007 in Stuttgart. Der Bericht wird über das Hornemann-Institut öffentlich zugänglich und recherchierbar gemacht. Weitere Veröffentlichungen und Präsentationen in nationalen und internationalen Fachzeitschriften und Konferenzen sind vorbereitet: Natursteinsanierung Stuttgart am 14.03.2008, STONE2008 Torun 15-20.09.08 u. a..


Fazit

Das Projekt hat gezeigt, dass die zerstörungsfreie aktive IR-Thermographie sehr gut in dem sehr sensiblen Feld der Restaurierungsuntersuchungen eingesetzt werden kann. Aktive IR-Thermographie ist eine ausgezeichnete Chance, die Risiken der Perkussionsuntersuchung zu umgehen. Die Randbedingungen durch unterschiedliche Adsorptionseigenschaften unterschiedlicher Pigmente und unterschiedliche Mörtel in den Wandmalereien, sowie die Grenzdefinitionen der abgelösten Schollen stellen den Anwender aber vor Herausforderungen. Der erfolgreiche Einsatz der berührungslosen Messmethode ist durch ge-schultes Personal an anderen gefährdeten Wandmalereien im Innen- und Außenbereich nun gut möglich.