Projekt 18727/01

Entwicklung einer Technologie zur Restaurierung umweltbedingter SchÀden durch Alveolarverwitterungen an Sandsteinen am Beispiel der Dorfkirche Leuba (Sachsen)

ProjekttrÀger

Ev.-Luth. Kirchgemeinde Ostritz-LeubaPfarramt Ostritz
Julius-Rolle-Str. 16
02899 OstritzZielsetzung und Anlass des Vorhabens Gegenstand des Projektes war die stark umweltgeschĂ€digte Fassade der Dorfkirche Leuba in Ostritz - St. Marienthal. Die in Zittauer Sandstein gefertigten Fassadenelemente wiesen eine fortgeschrittene Al-veolarverwitterung auf. Diese von einer tiefen, das GefĂŒge nachbildenden RĂŒckverwitterung geprĂ€gte Schadensform hatte weite Teile der SandsteinoberflĂ€chen ĂŒberzogen. Hinsichtlich eines geeigneten Restaurierungskonzeptes war es notwendig, die Verwitterungsprozesse zu erforschen und deren Ursachen zu klĂ€ren. Von besonderem Interesse war dabei, inwiefern die ĂŒber Jahrzehnte erhöhten Schadstoffemissionen des benachbarten Braunkohlenkraftwerks die Natursteinverwitterung beeinflusst haben. Möglicherweise könnte dieses Projekt fĂŒr vergleichbare FĂ€lle Modellcharakter erlangen. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenSowohl aus Ă€sthetischen als auch konservatorischen GrĂŒnden bestand die Notwendigkeit, die abgewitterten SandsteinoberflĂ€chen zu ergĂ€nzen. DafĂŒr musste allerdings ein ErgĂ€nzungsmaterial gefunden werden, das möglichst gut auf die speziellen Bedingungen in diesen Bereichen abgestimmt ist. Mit dieser Zielstellung sollten die Schadensfaktoren mit naturwissenschaftlichen Untersuchungsmethoden (Salzanalyse, GefĂŒgeuntersuchungen, Bohrwiderstandsmessungen, Mikroskopie u.a.) identifiziert werden. In Hinblick auf die notwendigen ForschungskapazitĂ€ten war hier eine Zusammenarbeit mit dem Institut f. Diagnostik und Konservierung an Denkmalen in Sachsen und Sachsen-Anhalt e.V. sowie dem Institut fĂŒr Geotechnik der TU Dresden vorgesehen. Auf der Grundlage der so gewonnenen Erkenntnisse sollte dann ein geeignetes ErgĂ€nzungsmörtelsystem entwickelt werden. Dabei wurde mit der Zentralen Objektabteilung der Firma Remmers kooperiert. Die bereitgestellten Mörtel wurden im Herbst 2001 an Probestellen appliziert. Im Sommer 2002 erfolgte dann eine Beurteilung dieser Proben. Da keine erkennbare SchĂ€digung festgestellt wurde, konnte im Sommer 2002 mit der Restaurierung der AkveolarverwitterungsschĂ€den begonnen werden, welche im Oktober des gleichen Jahres abgeschlossen wurde. Die ebenfalls im Rahmen der Turmsanierung stattfindenden statischen Sicherungsmaßnahmen erfolgten kontinuierlich ab August 2001. Ergebnisse und Diskussion Im Rahmen der Voruntersuchungen bestĂ€tigte sich die Annahme, dass es sich bei der an der Dorfkirche Leuba dominierenden Alveolarverwitterung um eine sehr komplexe Verwitterungsform handelt. Neben einer erhöhten Salzbelastung konnten ausgeprĂ€gte GefĂŒgeinhomogenitĂ€ten im Naturstein nachgewiesen werden. Insbesondere die Salzkontamination konnte mit der vor 1990 sehr schlechten Umweltsituation in Verbindung gebracht werden. Das vorrangig an den Zerfallsprozessen beteiligte Magnesiumsulfat verdankt seinen Sulfatgehalt einer ĂŒber Jahre erhöhten Schwefeldioxidemission des nur ca. 2 km entfernt gelegenen Braunkohlenkraftwerks Hagenwerder. Die Herkunft des Kations Magnesium konnte anhand der Analyse der Fugenmörtel zweifelsfrei geklĂ€rt werden. Der verwendete Dolomitkalk wies einen entsprechend hohen Magnesiumgehalt auf. Durch chemische Umwandlungsprozesse bildete sich Magnesiumsulfat, das unter Mitwirkung von Feuchtigkeit durch den Stein an die OberflĂ€chen gelangte, wo es seine schĂ€digende Wirkung entfaltete. Die war allerdings nur deshalb so stark, weil der verwendete Zittauer Sandstein Besonderheiten in seinem GefĂŒge aufwies. Die mit bloßem Auge erkennbaren Farbunterschiede innerhalb eines Quaders spiegeln tatsĂ€chlich auffĂ€llige InhomogenitĂ€ten wider. So zeigten alle Proben aus zurĂŒckgewitterten Bereichen unter dem Mikroskop eine deutliche Verengung des Porenraumes auf Grund von Eisenablagerungen, wĂ€hrend in scheinbar intakten Bereichen weitestgehend offene Poren dominieren. Dadurch ist insbesondere der Feuchteaustausch in den Alveolen mehr oder weniger stark beeintrĂ€chtigt. Das hat wiederum Einfluss auf das Schadenspotential der Salze. Anhand der ĂŒber einen lĂ€ngeren Zeitraum durchgefĂŒhrten Klimamessungen konnte nachgewiesen werden, dass sich in den verwitterten Bereichen der Feuchtegehalt der Poren langsamer dem Außenklima anpasst. Folglich entwickeln die Schadsalze in diesen Bereichen eine deutlich stĂ€rkere Wirkung als dort, wo ein relativ offenes PorengefĂŒge vorhanden ist. Da die einmal zurĂŒckgewitterten Bereiche keiner direkten Beregnung ausgesetzt sind, können sich die Salze an der OberflĂ€che der Alveolen anreichern. Die auffĂ€llig kleinteilige und schwer nachzuvollziehende Verteilung der SchĂ€den sowie deren sehr unterschiedliche Formen lassen sich mit den auf engstem Raum vorherrschenden GefĂŒgeunterschieden erklĂ€ren. Bei der Entwicklung eines geeigneten ErgĂ€nzungsmörtelsystems ging es also in erster Linie darum, ein Material zu finden, das bei ausreichender Festigkeit in der Lage wĂ€re, grĂ¶ĂŸere Mengen an Salzen aufzunehmen und zu speichern. Dabei war klar, dass eine vorhergehende Reduzierung der Salzbelastung nur an den OberflĂ€chen der Alveolen durch das Abarbeiten der obersten Steinschicht möglich ist. Im Rahmen der Mörtelentwicklung konnte auf Erfahrungen mit bereits existierenden Grundiermörteln zurĂŒckgegriffen werden. Allerdings war eine Modifizierung unumgĂ€nglich, da der Mörtel in Bezug auf andere Randbedin-gungen des Natursteins wie z. B. die Festigkeit angepasst werden musste. Da dieses Material auf Grund seiner Eigenschaften keinesfalls als Deckmörtel geeignet war, wurde auf den Grundiermörtel eine ca. 1cm starke abschließende Restauriermörtelschicht aufgetragen, die zudem farblich an das umgebende Gestein angepasst werden konnte. Damit existierte ein schlĂŒssiges Konzept, dass die Möglichkeit bot, der ĂŒberwiegend umweltbedingten Alveolarverwitterung wirksam zu begegnen. Eine abschließende Beurteilung des Erfolgs der durchgefĂŒhrten Maßnahmen wird allerdings erst nach langfristiger Beobachtung ĂŒber mehrere Jahre möglich sein. Öffentlichkeitsarbeit und PrĂ€sentation Die am Beispiel der Sandsteinfassade -Dorfkirche Leuba- gewonnenen Erkenntnisse zur Analyse der umweltbedingten Alveolarverwitterung sowie die sich daraus ergebenden RĂŒckschlĂŒsse fĂŒr eine dauerhafte und fachgerechte Sanierung sollen in Abstimmung mit dem Landesamt fĂŒr Denkmalpflege Sachsen und dem Institut fĂŒr Diagnostik und Konservierung an Denkmalen in Sachsen und Sachsen Anhalt in geeigneter Weise veröffentlicht werden. Der entsprechende Abschlußbericht der Herbig Denkmalpflege und Restaurierung GmbH liegt vor. Fazit Anhand umfangreicher Voruntersuchungen konnten die Ursachen der an der Leubaer Dorfkirche stark ausgeprĂ€gten Alveolarverwitterung erforscht werden. Dabei handelt es sich um ein komplexes Zusammenspiel ĂŒberwiegend umweltbedingter Faktoren. Dazu zĂ€hlt insbesondere der Schadstoffeintrag aus Mörteln und schwefeldioxidbelasteter Luft, der zur Bildung des Schadsalzes Magnesiumsulfat fĂŒhrte. Deutliche GefĂŒgeinhomogenitĂ€ten innerhalb der Sandsteinquader begĂŒnstigen die Verwitterung und ver-ursachen das typische Schadensbild. Um den weiteren Verwitterungsfortschritt spĂŒrbar zu bremsen, wurde ein Verschluss der Alveolen mit einem SteinergĂ€nzungsmörtel notwendig. In diesem Zusammenhang gelang es, ein in seinen physikalischen Eigenschaften geeignetes Material zu entwickeln, das vor-rangig in der Lage ist, Schadsalze aufzunehmen und zu speichern. Unter vergleichbaren Randbedingungen kann das hier entwickelte Restaurierungsverfahren durchaus als Modell dienen, wobei eine kritische ÜberprĂŒfung immer erforderlich ist.

Übersicht

Telefon

035823/86343

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Bundesland

Sachsen

Fördersumme

86.920,13 €

Förderzeitraum

17.04.2001 - 17.10.2002