Projekt 31540/01

Evaluierung und modellhafte Anwendung von harten UV-Strahlern zum Abbau von Althydrophobierungen auf Silikonbasis

Projektträger

Hochschule für Technik Stuttgart Fakultät B Bauingenieurwesen, Bauphysik und Wirtschaft Professur für Bauchemie, Baustoffkunde (W3)
Schellingstr. 24
70174 Stuttgart
Telefon: +49 711 8926 2646

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Es wurden an vier Bauwerken Proben von dokumentierten Althydrophobien, die ca. 30 Jahre alt waren, bei Sanierungen entnommen, an uns übergeben und im Labor mit mehreren Methoden die Art, der Zustand und die heutige Zusammensetzung der Althydrophobien untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Althydrophobierungen, die damaligen Produkte und die Überlagerung mit Umweltbelastungen bzw. die Abbaureaktionen mit der Umwelt weitaus komplexer waren als erwartet. Hierzu wurden viele chemische bis physikalische Ergebnisse erzielt.


Ergebnisse und Diskussion

Das Problem war bisher, bis auf Bauwerksversuche der Reaktivierung der Wirksamkeit der Hydrophobie-rung (Wendler, u.a.), dies mit sehr wechselnden Resultaten, völlig ungelöst (s.o.).
Es konnten die verschiedenen Reaktions-, Abbau- und Nebenprodukte von siliconhaltigen Hydrophobie-rungsmitteln exemplarisch nachgewiesen werden. Dabei kamen viele chemische Nachweisverfahren, zuerst in der Testphase und als Methodenvergleich, zum Einsatz. Einige haben sich bewährt und wurden für diese Aufgabenstellung kalibriert. Bei ca. 25-30 Jahre alten Hydrophobierungen waren die Silicone nicht mehr nachweisbar.
Es wurde als Nebeneffekt entdeckt, dass: 1. in der Vergangenheit bis heute ständig wechselnde Produk-te als Hydrophobierungsmittel eingesetzt wurden und 2. eine zusätzliche 2. Hydrophobie durch Umwelt-schadstoffe bis hin zu Produkten von Mikroorganismen auftritt, die aber gezielt abnehmbar ist [4] und oft mit tatsächlichen „Althydrophobien durch Silicone“ in der Praxis verwechselt wurde.
Der Abbau der Hydrophobiewirkung auf photochemischem Weg durch UV-Strahler konnte durch Tast-versuche nachgewiesen werden, wobei jede Art von Quantifizierung und Auswahl der Strahler bisher fehlt. Dies erfolgte über Wirknachweise: Wiederbenetzung möglich bis Nachweis verringerten Konzentra-tionen von Siliconfragmenten. (Details werden oben in a-j dargelegt).
Als Nachweis für eine Unterscheidung wurde in (4) ein Testablauf vorgeschlagen. Der bisherige Test mit dem Tröpfcheneindringen oder dem Karsten`schen Prüfröhrchen, beides Nachweise der Kapillaraktivität, sollten nur als erste Erfassung eingesetzt werden, dann muss eine differenzierte Analyse erfolgen.
Es ist geplant die Aktivitäten in einem weiteren Forschungsprojekt fortzusetzen.
Literatur: a. Bisheriger Kenntnisstand:
(1) Wendler, E., Sattler, L. (1988): Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit von Steinkonservierungen mit siliziumorganischen Stoffen.- Bautenschutz & Bausanierung, Sonderausgabe (1989), Bausubstanzerhal-tung in d. Denkmalpflege, 2. Statusseminar des BMFT, Dez. 1988, Wuppertal, S. 70-75.
(2) Wendler, E., Klemm, D.D. & Snethlage, R. (1991): Consolidation and Hydrophobic treatment of Natural Stone. In: Durability of Building Materials and Components, Proc. 5th Int.Conf. Brighton, 7.-9. Nov. 1990, Baker, J.M., Nixon, P.J., Majumdar, A.J., Davies, H. (eds.),Chapman and Hall, 203-212.
(3) Meinhardt-Degen, J., Snethlage, R. (2002): Alte Pinakothek in Munich and Schillingsfürst Castle - Investigations of the effects of retreatment on consolidated as well as hydrophobed sandstone facades. In: R. Snethlage, J. Meinhardt-Degen, eds., Workshop DBU-Project: Evaluation of Protective Measures on Sandstone Buildings, 10.-12. Oct. 2002, pp. 27-38. Bay. Landesamt Denkmalpflege. München.
b. Neue Ansätze, Publikationen:
(4) Grassegger, G., Dettmann, U., Wendler, E., Hartmann, E., Kieferle, A., N. Hommrichhausen und O. Wölbert (2017): Organische und anorganische Komponenten von Verschmutzungen an Bauwerksfas-saden, 1. Folgen für die Reinigungstechnik – 2. Ursache für Hydrophobie. S. 35-44. In: G. Patitz, Grasseg-ger G. und O. Wölbert (2017) (Hrsg): Natursteinsanierung Stuttgart 2017 „Neue Natursteinrestaurierungs-ergebnisse und messtechnische Erfassungen“, 18. 19. März 2017, Stuttgart, Fraunhofer IRB Verlag.
(4b): Eine journalistische Kurznotiz zu (4) ist in Restauro“, Heft April 2017, erfolgt.
(5) Grassegger, G. & Brüggerhoff, S. (2014): Chemische Analytik an geschädigten und konservierten Natursteinen als Voruntersuchung. S. 41-52. In: Patitz, G., Grassegger, G. & Wölbert, O. (Hrsg.) 2014: Natursteinbauwerke: Untersuchen - Bewerten - Instandsetzen. Arbeitsheft Nr. 29 LAD, B.-W., IRB-Fraunhofer und Theiss Verlag/Stuttgart.
(6) Brook, Michael A. (2000): Silicon in organic, organometallic, and polymer chemistry. New York u.a., Verlag Wiley, USA.
(7) Blanksby, S. J./Ellison, G. B. (2003): Bond Dissociation Energies of Organic Molecules. In: Accounts of Chemical Research, 36 (4), 255-263.
Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation
Teilergebnisse (4) wurden im Rahmen der Tagung Natursteinsanierung Stuttgart 2017 am 17. März 2017 vorgestellt und im Fach-Tagungsband veröffentlicht (s.o.). Eine internationale Publikation (englischspra-chig) und eine Publikation in einem dt. Denkmalschutz-Periodika sind in Vorbereitung.


Fazit

Die Ergebnisse stehen der Praxis, Planern, zahlreichen Bauwerken und den Wissenschaftlern auf dem Gebiet zur Verfügung. Die 2. Hydrophobie stellt eine erhebliche Umweltentlastung durch Abreinigung statt Austausch/Nachhydrophobierung dar. Ein möglicher (noch zu entwickelnder) mobiler UV-Abbau stellt durch geringes Verbrauchsmaterial, keine neuen Rohstoffe werden benötigt, das Original kann erhalten und kann ggf. von anderen Schäden behütet, „konventionell“ weiterbehandelt werden (z.B. Mörteleinsatz, Entsalzung, Schalenverklebung, Feuchtesanierungen etc.), einen technologischen Fortschritt und eine erhebliche Umweltentlastung dar.
Die späteren Anwender-Zielgruppen sind: Planer, Denkmaleigentümer, Baubehörden, Landesdenkmal-ämter etc. Ausführende Personen wären vermutlich: Restauratoren und geschulte Bauhandwerker.

Übersicht

Fördersumme

122.747,00 €

Förderzeitraum

08.09.2014 - 31.12.2016

Internet

www.hft-stuttgart.de

Bundesland

Baden-Württemberg

Schlagwörter

Umwelttechnik