Projekt 28983/01

Modellhafte Konservierung der anthropogen umweltgeschädigten Felsenkapellen von St. Salvator (Schwäbisch Gmünd) in Verbindung mit der Ermittlung eines neuen Steinkonservierungsmittels zur Anwendung in nassem Umfeld

Projektträger

Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart Leiter der Stabsstelle Forschung und Entwicklung Abteilung ZfP und Überwachungstechnik
Pfaffenwaldring
70569 Stuttgart
Telefon: +49 711 685 63381

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Problemstellung
St. Salvator wurde 1617 – 1621 durch Kaspar Vogt als natürliche Felsenkirche oberhalb von Schwäbisch Gmünd in eine obere und untere Kapelle ausgebaut. Die Wandoberflächen in der oberen Felsenkapelle zeigen eine bildliche Reliefdarstellung aus dem Leben Christi (Ölbergdarstellung, entstanden 1620). Diese in Deutschland einzigartige Darstellung ist direkt aus dem Felshang herausgearbeitet. Verwitterungs-vorgänge, die überwiegend durch das natürliche, dauerfeuchte Milieu des Felsen überwiegend bestimmt werden, haben zu einem starken Kornbindungsverlust geführt. In Teilbereichen haben sich schwarze Krustenbildungen mit dahinter liegenden Auflockerungszonen sowie mikrobieller Befall entwickelt. Ein fortschreitender Verlust der originalen Oberflächen war festzustellen und eine baldige konservierende Behandlung daher unumgänglich. Aufgrund der natürlichen, hohen Bergfeuchte, die jahreszeitlichen Schwankungen unterliegt, gab es bisher keine geeigneten Gesteinsfestigungsmittel bzw. Konservie-rungsverfahren, die gefahrlos für das Objekt eingesetzt werden konnten. Ein Austrocknen des Reliefs barg die Gefahr, dass es, aufgrund des fragilen Zustands, zu verstärkten und schnellen Materialverlusten kommt. Dies ist auch unmöglich, da aus dem Felsuntergrund ständig Feuchte nachgeliefert wird.
Gegenstand und Ziele des Projekts
Ziel des Projekts war eine Musterkonservierung der beiden Felsenkapellen als exemplarische Restaurierung von dauerfeuchten Natursteinobjekten, dies beinhaltete die Entwicklung eines Festigungsmittels für dauerfeuchte Untergründe, und die Erarbeitung eines Überwachungs- und Maßnahmenkonzepts für die weitere Nutzung. Besonderes Augenmerk wurde auf die Problematik Salzbelastung und mikrobieller Befall gelegt.



Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenArbeitspaket 1: Grundvoraussetzung für das Projekt ist die Erfassung aller Schadenspotentiale aus klimatischen, hydrogeologischen, mikrobiellen und nutzungsbedingten Belastungen des Objekts.
Arbeitspaket 2: Um die Steinoberflächen behandelbar zu machen, soll ein feuchtetolerantes Festigungsmittel entwickelt werden, das weitere konservatorische Maßnahmen erlaubt.
Arbeitspaket 3: Aufbauend auf den Ergebnissen der Vorfestigung an Musterfeldern erfolgt die Konservierung des Objekts.
Arbeitspaket 4: Nach erfolgter Konservierung wird aus den Überwachungsdaten ein Klimakonzept er-stellt, das die Nutzung der Kapellen und den konservierten Zustand berücksichtigt.
Arbeitspaket 5: Dieses Arbeitspaket diente der Projektsteuerung und der Verbreitung der Ergebnisse des Projekts.



Ergebnisse und Diskussion

Das ursprünglich auf zwei Jahre angelegte Projekt wurde zweimal um ein Jahr verlängert, so dass die offizielle Projektlaufzeit vom 15.12.2010 bis 14.12.2014 war. Die erste Verlängerung erfolgte aufgrund von Verzögerungen bei der Entwicklung des feuchtetoleranten Festigungsmittels. Die Klimasituation mit der maximalen Durchfeuchtung im Mai/Juni 2013 war ursächlich für die zweite Verlängerung. Im ganzen Sommer und Herbst war die Durchfeuchtung des Sandsteins so hoch, so dass das Festigungsmittel nicht angewendet werden konnte. Erst im Jahr 2014, am Ende der Trockenperiode im Herbst waren die Verhältnisse für eine Festigung wieder günstig.
Mit der Entwicklung eines Festigungsmittels auf Basis von modifizierten Kieselsäureestern gelang es, zuerst im Labormaßstab, Steine im Feuchtebereich von 20 bis 50 % Porensättigung zu festigen. Es wurden Eindringtiefen von 20 mm erreicht. Umfangreiche Probefestigungen im Labor und an Musterflächen vor Ort, die von detaillierten Untersuchungen begleitet wurden, bestätigten die Ergebnisse. Für die ei-gentliche Konservierung wurde dann die Fertigung auf eine Pilotproduktion in größerem Maßstab umgestellt. Damit steht eine neue Produktklasse für dauerfeuchte Untergründe zur Verfügung, die allerdings auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden muss. Ein weiterer Schwerpunkt waren die Frage-stellungen im Hinblick auf mikrobiellen Befall, Salzbelastung und begleitenden Materialuntersuchungen. Hinzu kam die Stabilisierung des Klimas zur Reduktion der Feuchtewechsel, um die Umkristallisation von Salzen mit schädigender Volumenveränderung zu vermeiden.
Die skulpturalen Bereiche der beiden Kapellen wurden zum Projektabschluss gesichert. Der Eigentümer wird zusammen mit den Projektpartnern in den folgenden Jahren die weiteren Bereiche konservieren und das Wartungs- und Überprüfungskonzept umsetzen.
Das ursprünglich auf zwei Jahre angelegte Projekt wurde zweimal um ein Jahr verlängert, so dass die offizielle Projektlaufzeit vom 15.12.2010 bis 14.12.2014 war. Die erste Verlängerung erfolgte aufgrund von Verzögerungen bei der Entwicklung des feuchtetoleranten Festigungsmittels. Die Klimasituation mit der maximalen Durchfeuchtung im Mai/Juni 2013 war ursächlich für die zweite Verlängerung. Im ganzen Sommer und Herbst war die Durchfeuchtung des Sandsteins so hoch, so dass das Festigungsmittel nicht angewendet werden konnte. Erst im Jahr 2014, am Ende der Trockenperiode im Herbst waren die Verhältnisse für eine Festigung wieder günstig.
Mit der Entwicklung eines Festigungsmittels auf Basis von modifizierten Kieselsäureestern gelang es, zuerst im Labormaßstab, Steine im Feuchtebereich von 20 bis 50 % Porensättigung zu festigen. Es wurden Eindringtiefen von 20 mm erreicht. Umfangreiche Probefestigungen im Labor und an Musterflächen vor Ort, die von detaillierten Untersuchungen begleitet wurden, bestätigten die Ergebnisse. Für die ei-gentliche Konservierung wurde dann die Fertigung auf eine Pilotproduktion in größerem Maßstab umgestellt. Damit steht eine neue Produktklasse für dauerfeuchte Untergründe zur Verfügung, die allerdings auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden muss. Ein weiterer Schwerpunkt waren die Frage-stellungen im Hinblick auf mikrobiellen Befall, Salzbelastung und begleitenden Materialuntersuchungen. Hinzu kam die Stabilisierung des Klimas zur Reduktion der Feuchtewechsel, um die Umkristallisation von Salzen mit schädigender Volumenveränderung zu vermeiden.
Die skulpturalen Bereiche der beiden Kapellen wurden zum Projektabschluss gesichert. Der Eigentümer wird zusammen mit den Projektpartnern in den folgenden Jahren die weiteren Bereiche konservieren und das Wartungs- und Überprüfungskonzept umsetzen.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Öffentlichkeitsarbeit und Verbreitung der Projektergebnisse umfasste die folgenden Maßnahmen:

Projekthomepage: www.shm.uni-stuttgart.de/j16/index.php/projects/st-salvator-schwaebisch-gmuend

Informationen vor Ort: Öffentliche Auftaktveranstaltung am 26.01.2011, Vortrag im Rahmen eines Treffens des Salvator Freundeskreises am 16.11.2011, Projektposter für Besucher der Landesgartenschau in der oberen Kapelle, Pressetermin am 04.02.2015 und Abschlusskolloquium am 04. und 05. Mai 2015.

Vorträge, Poster und Tagungsbeiträge: Sitzungen der Focus Area Cultural Heritage der German Construction Technology am 23.03.2011 in Oberhausen und am 16./17.2.2012 in Osnabrück, Poster und Handout auf der Konferenz des EU-Projekts Net-Heritage im Rahmen der Ausstellung „NetHeri-tageTouch“ am 24.03.2011. Tagungsbeiträge: „Archäometrie und Denkmalpflege 2012“, 28-31. März 2012, Tübingen [Zöldföldi, 2012a], EWCHP, September 2012 in Kjeller, Norwegen [Zöldföldi, 2012b], Tagung "Naturstein als Element der Kulturlandschaft", Juni 2013 in Osnabrück [Frick 2013], "Archäometrie und Denkmalpflege 2013", September 2013 in Weimar [Zöldföldi 2013]. (Die Literaturzitate beziehen sich auf den Beitrag: „Einführung in Problemstellung und Zielsetzung des Forschungsprojekts St. Salvator“ von Jürgen Frick im Tagungsband zum Abschlusskolloquium, Seite 9 – 13).

Der öffentliche Endbericht erschien als Tagungsband zum Abschlusskolloquium am 4./5.5.2015 in Schwäbisch Gmünd und ist beim Fraunhofer IRB Verlag erhältlich. Link zum Bericht:
https://www.baufachinformation.de/forschungsbericht/Modellhafte-Konservierung-der-anthropogen-umweltgeschädigten-Felsenkapellen-von-St/243484



Fazit

Dem Konsortium aus universitärer Forschungseinrichtung, dem Eigentümer, fünf kleinen und mittleren Unternehmen, das vom Landesamt für Denkmalpflege im Regierungspräsidium Stuttgart fachlich begleitet wurde, gelang die Sicherung der wertvollen Substanz von St. Salvator. Das entwickelte Wartungs- und Überprüfungskonzept bietet die Gewähr, dass die Kapellen auf Dauer gesichert sind.