Academic thesis
| Tobias Hotz: | Ölen von Sandstein als Witterungsschutz am Berner Münster | back |
| Language: | Original - Translation | |
| Overview: | ||
| Abstract: | Das Ölen von Sandsteinen ist quellenkundlich belegt, wird aber auch in der aktuellen Konservierungstechnik angewendet. Die präventive Schutzmassnahme bezweckt, das Eindringen von schädigendem Wasser in den Sandstein zu minimieren. Sowohl die applikationstechnischen Rahmenbedingungen, wie auch physikalische Materialveränderungen und die chemische Beständigkeit dieser Massnahme wurden untersucht. Mit verschiedenen optischen und messtechnischen Verfahren wie REM, FT-IR und histochemische Anfärbung wurde versucht, Öl im Porengefüge des Sandsteins nachzuweisen und den Abbau seiner hydrophoben Wirkung zu ermitteln. Die äusseren Rahmenbedingungen beeinflussen die Wirksamkeit und Nachhaltigkeit dieser Konservierungsmassnahme elementar. So wird einerseits die Oberflächenbenetzung stark verändert, hingegen bleibt die reduzierte Sorptionsfähigkeit erhalten. Im weiteren Kontext erweisen sich Fugen und Mörtel als potentielle Problemzonen. |
| Keywords: | Witterungsschutz, Hydrophobierung, Sandstein, Öl, Berner Münster, Sorption, Diffusion |
| Table of contents: | Index Seite 1. Vorwort 8 2. Einleitung 8 Theoretischer Teil: 3. Ursachen des Steinzerfalls 11 3.1. Funktionsmechanismen der Schutzsysteme 11 4. Grundlegendes über das Wassermolekül 13 4.1. Polarität von Wasser 13 4.2. Wasserstoffbrücken 13 4.3. Lösungsvermögen von Wasser 14 4.4. Aggregatszustände von Wasser 14 4.5. Wechselwirkung zwischen feinporösen Körpern und Wassermolekülen 15 4.6. Einfluss des Wassergehalts auf die Materialeigenschaften 16 4.7. Mechanismen des Wassertransports in Feststoffen 17 4.8. Kapillarität 17 5. Steinschutzmittel 19 5.1. Moderne Steinschutzmittel 19 5.1.1. Geschichte der modernen Steinkonservierung 20 5.1.2. Hydrophobe Wirkung von silizium-organischen Verbindungen 20 5.2. Historische Steinschutzmittel 21 5.2.1. Meinungen zur Anwendung der Leinölbehandlung früher und heute 21 5.2.2. Wirkung einer Leinölbehandlung von Stein 23 5.3. Gedanken zur Eindringtiefe von Steinschutzmitteln 23 5.4. Gefahr der Schalenbildung 24 5.4.1. Hauptrisikofaktor für die Schalenbildung an behandelten Steinoberflächen 25 5.5. Haftungsmechanismen; Adhäsion-Kohäsion 26 5.5.1. Physikalische und/oder chemische Haftung von Steinschutzmitteln 26 5.6. Folgerung 26 6. Öle 27 6.1. Kunsttechnologische Verwendung von Ölen 27 6.2. Verschiedene Ölqualitäten 28 6.2.1. Rohe Öle 28 6.2.2. Raffinierte Öle 29 6.2.3. Ölfirnis 29 6.2.4. Faktorfirnis 29 6.2.5. Gebleichte Öle 30 6.2.6. Lacköle – Öllacke 30 6.2.7. Dicköle 30 6.2.7.1. Standöl 30 6.2.7.2. Geblasenen Öle 31 6.2.8. Entsäuerte Öle 31 6.3. Leinöl 31 6.3.1. Herkunft von Flachs 31 6.3.2. Zusammensetzung von Leinsamen und Leinöl 31 6.3.3. Verwendung von Leinöl 32 6.3.4. Maltechnische Kriterien anderer Öle im Vergleich zu Leinöl 32 6.3.5. Wasseraufnahme getrockneter Leinölfilme 33 6.4. Chemie von Ölen und Fetten 35 6.4.1. Zusammensetzung 35 6.4.2. Gesättigt – ungesättigt 35 6.4.3. Veresterung – Verseifung 36 6.4.4. Trocknende Öle – Halbtrocknende Öle – Nichttrocknende Öle 37 6.4.4.1. Trocknende Öle 37 6.4.4.2. Halbtrocknende Öle 37 6.4.4.3. Nichttrocknende Öle 37 6.4.5. Aufbau von Öl / Leinöl 37 6.4.6. Trocknen von Bindemittel im Allgemeinen 38 6.4.7. Trocknen von Ölen 39 6.4.7.1. Startreaktion (Initiierung) 39 6.4.7.2. Fortpflanzungsphase (Propagation) 39 6.4.7.3. Abbruchphase (Termination) 40 6.4.7.4. Beobachtungen beim Trocknen von Ölen 40 6.4.8. Wirkung von Trockenstoffen und Sikkativen 40 6.4.8.1. Bleiweiss 41 6.4.9. Degradation von Ölen und getrockneten Ölfilmen 42 6.4.9.1. „Leaching“ 43 6.4.9.2. Verseifung 43 6.4.9.3. Vergilbung 44 6.5. Terpentin – Terpentinöl – Terpentinersatz 45 6.5.1. Terpentin 45 6.5.2. Terpentinöl 45 6.5.3. Terpentinersatz 45 6.5.4. Gewinnung von Terpentinöl 46 6.5.5. Zusammensetzung des Terpentinöls 46 6.5.6. Eigenschaften von Terpentinöl 46 6.5.7. Rektifiziertes Terpentinöl 6.6. Rezepturen und Anwendungen 47 6.6.1. Ölimprägnierungen 47 6.6.2. Historischer Kalkfarbeanstrich mit Ölanteilen 48 6.6.3. Zwei berühmte, geölte Objekte 49 6.6.3.1. Dogenpalast in Venedig 49 6.6.3.2. Dresdner Zwinger und Residenzschloss 49 6.6.4. Schadensbeschriebe von Ölbehandlungen 49 6.6.4.1. Residenzschloss Dresden 49 6.6.4.2. Moritzburg bei Dresden 50 7. Das Berner Münster 51 7.1. Farbspuren am Turmoktogon 51 7.1.1. Zusammenfassung der kunsttechnologischen Untersuchungen 51 7.2. Historische Oberflächenbehandlungen am Berner Münster 52 7.3. Baugeschichte des Turmoktogons 55 7.3.1. Nach der Vollendung 57 7.4. Verwendete Steinmaterialien 57 Praktischer Teil 8. Untersuchungen 59 8.1. Methoden 59 8.2. Das Eindringverhalten von Öl bei unterschiedlichen Steintemperaturen 61 8.2.1. Permanenter Öleintrag mit dem Prüfrohr nach Karsten 61 8.2.1.1. Resultate 62 8.2.1.2. Kommentar 62 8.2.2. Eintrag mit einer beschränkten Ölmenge 63 8.2.2.1. Resultate 64 8.2.2.2. Kommentar 65 8.3. Bildgebende Verfahren zur Visualisierung des Öls im Steingefüge 66 8.3.1. Stereomikroskopie 66 8.3.2. Einfärben und Konstrastieren 67 8.3.2.1. Zusammenfassung der Resultate 70 8.3.3. Rasterelektronenmikroskopie REM 71 8.3.3.1. REM Untersuchung an mehrfach geölten Gurten Sandstein 71 8.3.3.2. Kommentar 75 8.3.3.3. REM Untersuchung an einmal geöltem Zuger Sandstein 76 8.3.3.4. Kommentar 77 8.4. Nachweismethoden 78 8.4.1. Nachweis von Öl durch histochemische Anfärbung 78 8.4.1.1. Resultate 80 8.4.1.2. Kommentar 81 8.4.2. Nachweis von Öl durch nasschemische Reaktion (Schaumtest) 82 8.4.3. Nachweis von Öl durch Infrarot-Spektrometrie / -Spektroskopie FT-IR 83 8.4.3.1. Probenpräparation 84 8.4.3.2. Trockene Probenentnahme 84 8.4.3.3. Auszug mit Chloroform 86 8.4.3.4. Die Kalium-Bromid Methode KBr 87 8.4.3.5. Kommentar 88 8.5. Veränderung der physikalischen Eigenschaften von geöltem Sandstein 89 8.5.1. Bestimmung der Ultraschall-Laufzeiten 89 8.5.1.1. Messung 89 8.5.1.2. Resultate 90 8.5.1.3. Kommentar 91 8.5.2. Wasseraufnahme 92 8.5.2.1. Überprüfung der Wasseraufnahme von geölten Flächen am Berner Münster mit dem „Prüfrohr nach Karsten“ 92 8.5.2.1.1. Fialen 15 und 25, junge Ölung 92 8.5.2.1.1.1. Resultate Sandstein und Sandsteinmörtel 94 8.5.2.1.1.2. Kommentar 95 8.5.2.1.1.3. Resultate Fugenmörtel 95 8.5.2.1.1.4. Kommentar 96 8.5.2.1.2. Pfeiler 105, gealterte Ölung 97 8.5.2.1.2.1. Resultate Sandstein und Sandsteinmörtel 97 8.5.2.1.2.2. Kommentar 98 8.5.2.1.2.3. Resultate Fugenmörtel 99 8.5.2.1.2.4. Kommentar 99 8.5.2.1.3. Zusammenfassung der Karsten-Messungen 101 8.5.2.1.3.1. Kommentar 102 8.5.2.2. Wasseraufnahme von gealterten, ölimprägnierten Bohrkernen vom Berner Münster 103 8.5.2.2.1. Bohrkernentnahme am Pfeiler 105 103 8.5.2.2.2. Wasseraufnahme der Bohrkerne liegend 104 8.5.2.2.2.1. Kommentar 106 8.5.2.2.3. Wasseraufnahme der Bohrkerne stehend 107 8.5.2.2.3.1. Kommentar 109 8.5.3. Wasserdampf-Diffusion 110 8.5.3.1. Bestimmung der Wasserdampf-Diffusions-Widerstandszahl (μ-Wert) 110 8.5.3.2. Messung der Wasserdampf-Diffusion 111 8.5.3.3. Resultate 112 8.5.3.4. Kommentar 113 8.6. Detektierung von Schalen 114 8.6.1. Infrarot-Thermographie 115 8.6.2. Kommentar 117 8.7. Nachbehandlung von geölten Flächen 117 8.8. Zusammenfassung und Interpretation 118 9. Literaturverzeichnis 122 10. URL 126 11. Abkürzungen 126 12. Anhänge 127 12.1. Anhang 1: Die Untersuchungen der Farbspuren und Oberflächen- behandlungen am Turmachteck Ost des Berner Münsters 127 12.2. Anhang 2: Die Werte der Karsten-Messung der Ölaufnahme bei unterschiedlichen Steintemperaturen 154 12.3. Anhang 3: Die Werte der Ultraschall-Messungen 155 12.4. Anhang 4: Die Werte der Karsten-Messungen 157 12.5. Anhang 5: Die Werte der Wasseraufnahme der Bohrkerne stehend 172 12.6. Anhang 6: Die Werte der Wasserdampf-Diffusions-Messungen 173 |
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| DOI (Digital Object Identifier) | 10.5165/hawk-hhg/103 |
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