Conference paper

Wedekind, Wanja; Schmidt, Christoph; Fischer, Helge:

Die Bewertung der Steinfestigung an künstlich alterierten Probekörpern und an historischen Objekten aus Sandstein

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In den meisten Fällen kreiert die natürlich oder anthropogen induzierte Verwitterung am Bauwerk lediglich eine Verwitterungszone. Diese befindet sich an der Objektoberfläche und erreicht eine Materialtiefe von einigen Millimetern oder Zentimetern. Bezogen auf den architektonischen Körper ist der Verlust oder die Beschädigung dieser Verwitterungszone als marginal zu bezeichnen. Doch aus denkmalpflegerischer Sicht ist der Verlust der Oberfläche als äußerst schwerwiegend zu bewerten. Denn die Objektoberfläche birgt eine Fülle an Informationen über das, was den kulturellen Wert des historischen Objektes ausmacht: seine Oberflächenbearbeitung, Gestaltung, Fassung und Dekoration, also seine von Menschenhand geschaffene Textur.
Für die Untersuchung dieses heiklen Bereiches stehen nur wenige zerstörungsfreie oder zerstörungsarme messtechnische Methoden zur Verfügung. Hierzu gehören die Messung der Kohäsion mittels Ultraschall und der Oberflächenhärte nach Leep.
Die Steinkonservierung muss sich darüber hinaus mit einem weiteren, methodisch angelegten Problem auseinandersetzen: Versuche zur Evaluierung geeigneter Steinfestigungsmittel werden in der Regel durch Testreihen an bruchfrischem Gesteinsmaterial durchgeführt. Die Ergebnisse aus diesen Testreihen werden dann auf den Einsatz am Objekt übertragen. Hierbei wird ausgeblendet, dass verwittertes Gestein über gänzlich andere Eigenschaften verfügt als bruchfrisches Material.
In dieser Studie wurden deshalb die verwendeten Testkörper auf unterschiedliche Art und Weise künstlich gealtert. Ziel war es, an den Testkörpern möglichst ähnliche Verwitterungsformen zu erzeugen, wie sie am Objekt zu beobachten sind. Die künstliche Alteration erfolgte durch Salzkristallisation, durch einseitig aufgebrachte Wärme und durch Eiskristallisation.
Im Vortrag werden die angewandten Alterationsmethoden vorgestellt und der Effekt der künstlichen Verwitterung mit den genannten Methoden nachvollzogen. Außerdem werden Porosität, Wasseraufnahme, Porenradienverteilung anhand von Messungen und Dünnschliffen an den künstlich alterierten Testkörper vorgestellt und mit den an den Objekten vorgefundenen Verwitterungscharakteristika verglichen. Ferner werden die Ergebnisse derselben Untersuchungsprozedur nach einer Festigung mit Kieselsäureester vergleichend bewertet.
In der Zusammenschau zeigen sich die Möglichkeiten und Grenzen der Bewertung von Steinfestigungsmaßnahmen an Objekten aus Sandstein und eröffnen somit neue Perspektiven für eine realitätsnahe Überprüfung von Festigungsversuchen an Testkörpern.

Evaluation of stone conservation on artificially altered test specimens and historical stone objects

In most cases, natural or anthropogenically induced weathering only creates a near-surface weathering zone at the building stone. This occurs at the object surface and reaches a material depth of a few millimeters or centimeters. With regards to the architectural body, the loss or damage of the weathering zone is designated as marginal. However, from a conservation point of view, the loss of the surface is considered as extremely serious: The surface of the object contains a wealth of information concerning the cultural value of the historical object, e.g., its surface treatment, design, setting and decoration, that is, its human-derived texture.
Only a few non-destructive or destructive measuring methods are available for the investigation of this sensitive area. These include the measurement of cohesion by means of ultrasonic velocity and the surface hardness.
Stone conservation also needs to deal with a further methodical problem: Tests for the evaluation of suitable stone consolidants are usually carried out on a series of fresh rock material. The results from these test series are then transferred to the object under examination and treatment. In this case, it is ruled out that the weathered rock has entirely different properties than the fresh quarry material.
Test specimens used in this study were artificially aged in different ways. The aim was to produce similar weathering forms in the test specimens as they are observed in the outdoor stone objects.
Artificial alteration was induced by salt crystallization, by heat applied on one side and by ice crystallization. Methods of aging are presented and the effect of artificial weathering is reproduced with the above methods. In addition, the artificially altered test specimens were investigated by measuring the porosity, water absorption, pore radii distribution and thin sections. These were compared with the weathering characteristics found on the stone objects.
After consolidation with silicic acid esters, the test specimens and the objects were subjected to the same examination procedure. The results were then comparatively evaluated.
The results show the possibilities and limitations of assessing stone consolidation measures on objects made of sandstone. This opens up new perspectives for a realistic examination of the evaluation of the consolidation effect on test specimens.

Dr. Dipl. Rest. (FH) Wanja Wedekind arbeitet seit mehr als 20 Jahren in der praktischen Denkmalpflege. An der Georg-August-Universität Göttingen hat er mit einer Dissertation unter dem Titel „Weathering of historical monuments made of tuff and sandstone in different environments and consequenses for conservation“ promoviert. Er ist gelernter Stuckateur, Fachkraft im Lehmbau und studierte an der Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst in Hildesheim (HAWK), wo er sein Diplom in Restaurierung zum Erhalt der antiken Felsfassaden in Petra/Jordanien mit Auszeichnung abgeschlossen hat. Als Fachautor und Konservierungswissenschaftler hat er zahlreiche Beiträge zur Natursteinverwitterung, Salzreduzierung und denkmalpflegerischen Fragen veröffentlicht. Viele Veröffentlichungen können auf wissenschaftlichen Plattformen wie http://uni-goettingen.academia.edu/WanjaWedekind herunter geladen werden. In der Kompetenzbildung für Restaurierung und Steinkonservierung ist er als Berater und Dozent international tätig und hat das internationale Expertennetzwerk Applied Conservation Science (ASC) gegründet. Ehrenamtlich engagiert er sich im Deutschen Nationalkomitee von ICOMOS (International Council of Monuments and Sites), ist Mitglied der deutschen Arbeitsgruppe für Restaurierung, assoziiertes Mitglied im International Scientific Committee of Stone (ICOMOS-ISCS) und stellvertretender Sprecher der Fachgruppe Steinkonservierung im Verband der Restauratoren (VDR).

Dr. Dipl. Rest. (FH) Wanja Wedekind has been working in the field of practical preservation of monuments for more than 20 years. At the Georg-August-University of Göttingen he was awarded a PhD. His doctoral thesis is titled "Weathering of historical monuments made of tuff and sandstone in different environments and consequences for conservation". He is a trained plasterer, a specialist in clay construction and studied at the University of Applied Sciences and Arts in Hildesheim (HAWK), where he received his diploma with distinction on the restoration to preserve the ancient rock facades in Petra / Jordan. As a conservation scientist, he has published numerous articles on natural stone weathering, salt reduction and monument preservation issues that can be download at different websites such as http://uni-goettingen.academia.edu/WanjaWedekind. He is an international consultant and lecturer in restoration and stone conservation and is founder of the international expert network known as Applied Conservation Science (ACS). In an honorary capacity, he is engaged in the International Council on Monuments and Sites (ICOMOS), is a member of the German expert group on restoration and is an associate member of the International Scientific Committee of Stone (ICOMOS-ISCS). He is also a spokesman for the stone conservation group of the German Conservators Association (VDR).

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10.5165/hawk-hhg/430