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Dreyfuss, Tabitha; Cassar, JoAnn:
Consolidating porous limestone: from the laboratory to the field
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Konsolidierung von porösem Kalkstein: vom Labor ins Feld
Diskutiert wird die Konsolidierung von weichem, porösem Kalkstein, der oft stark mit löslichen Salzen verunreinigt ist und allgemein das architektonische und archäologische Gefüge im Mittelmeer bildet. Dies insbesondere in Hinblick auf die Ammoniumoxalat-Behandlung, die nach in der Literatur veröffentlichten positiven Beispielen und umfangreicher lokaler Forschung ausgewählt wurde.
Den Anlass für dieses Forschungsprogramm bildete der Mangel an geeigneten Konsolidierungsbehandlungen für poröses Gestein sowie mögliche Wechselwirkungen der bisher bekannten Behandlung mit den natürlich vorkommenden Salzen vor Ort. Die Langzeitstudie, die in drei unabhängige aber zusammenhängende Abschnitte gegliedert war, zielte darauf ab, mögliche Wechselwirkungen im Labor zu untersuchen und führte zum Verständnis der komplexen Wechselwirkungen vor Ort.
Weicher und poröser Kalkstein ist besonders anfällig für Schädigungen durch Salze. Ein typisches Beispiel ist der maltesische Globigerinenkalk, ein hochporöser Kalkstein, der für andere im Mittelmeer repräsentativ ist (andere ähnliche Beispiele sind Pietra Leccese und Pietra di Noto) und im Fokus dieser Untersuchungen stand. Es wurden drei, für den Mittelmehrraum repräsentative lösliche Salztypen identifiziert: Natriumchlorid, -sulfat- und -nitrat. In Phase 1 wurden zuvor entsalzte Steinbruchproben künstlich mit den einzelnen Chlorid-, Sulfat- und Nitratsalzen von Natrium verunreinigt, mit Ammoniumoxalat behandelt und unter kontrollierten Laborbedingungen getestet. Die Studie ging dann in Phase 2 über: Ein mit der Phase 1 identischer Satz salzverunreinigter Proben wurde in urbanen, binnenländischen Außenraum gebracht, vor Ort behandelt, für ein Jahr der Witterung ausgesetzt und anschließend in gleicher Weise getestet. In der dritten und letzten Phase wurde ein natürlich verwitterter Stein eines historischen Gebäudes derselben städtischen Umgebung vor Ort charakterisiert, behandelt und untersucht. In allen Fällen wurde die Behandlung mit einer 5%igen Ammoniumoxalat-Monohydrat-Kompresse durchgeführt, eine seit den frühen 1980er Jahren übliche Methode. Die Untersuchung auf unbehandeltem und behandeltem Stein war darauf ausgerichtet, ästhetische Veränderungen durch farbmetrische Methoden zu erfassen. Zudem wurde die Tiefenausdehnung der Calciumoxalatbildung und die Änderung der physikalischen Eigenschaften durch neu gebildetes Calciumoxalat mittels Bohrwiderstandsmessungen und einem „Klebeband-Test“ bewertet sowie die Wassertransporteigenschaften durch die Kontaktschwammmethode. Die Behandlung führte zu einer ästhetischen Verbesserung, die Oberflächenkonsolidierung wurde verifiziert, während ausreichende Transport-Eigenschaften von flüssigem Wasser beibehalten wurden. Die Bildung von Whewellit in einer Tiefe von 0,7 mm bis 1,6 mm konnte mit dem Vorkommen von löslichen Salzen während der Behandlung in Verbindung gebracht werden. Die Ergebnisse wurden als sehr positiv angesehen und haben weitere Forschungsfragen in Bezug auf die Weiterentwicklung der in situ-Konservierung von salzverunreinigtem porösem Kalkstein eröffnet, zumal diese auch für ähnliche Steine im Mittelmeer gelten könnte. Dies bedarf jedoch weiterer Forschung, vor allem in situ.
Tabitha Dreyfuss graduated from the University of Malta in Architecture and Civil Engineering in 2001 and subsequently worked with Architecture Project until 2009. She obtained her warrant and worked on large scale restorations projects including the Valletta Waterfront Regeneration Project which won three awards in 2005, namely the Din l’Art Helwa Award, the MEPA Award for Conservation and a Europa Nostra Award, European Union Prize for Cultural Heritage in Architecture. In 2003, supported by Architecture Project, she commenced her research on the conservation of local limestone and was awarded a Masters of Science with distinction in 2006 by the University of Malta. In 2009 she joined the Restoration Directorate as a conservation architect and worked on the rehabilitation of the Cittadella and Valletta Fortifications, as well as the restoration of the Biagio Steps ex-examination Hall which was rehabilitated into the Fortifications Interpretation Centre. This project went on to win the Din L’Art Helwa first prize in 2012. She commenced her doctoral research at the University of Malta in 2010, supported by the Restoration Directorate and the Government of Malta, and obtained her PhD in 2014. In 2015 she was awarded a full-time post-doctoral scholarship through the Ministry for Education and Employment under the REACH HIGH Scholars Programme, Operational Programme II – European Structural and Investment Funds 2014 – 2020. “Investing in human capital to create more opportunities and promote the well-being of society.” Her ongoing research is focused on the in-situ consolidation of historic limestone.
Dreyfuss, Tabitha; Cassar, JoAnn: Ammonium oxalate treatment application in the presence of soluble salts: laboratory results on soft limestone, in: Toniolo, Lucia; Boriani, Maurizio; Giudi, Gabriele (eds.): Built heritage: Monitoring, Conservation, Management, Cham 2015.
Dr Perit Tabitha Dreyfuss
B.E.&A. (Hons)(Melit.), M.Sc. (Melit.), Ph.D. (Melit.)
Postdoctoral Researcher
Department of Conservation and Built Heritage
Faculty for the Built Environment
University of Malta
Msida, Malta
+356 2340 2624
+356 9944 8140
tdrey01@um.edu.mt
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