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

Die Bewertung der Steinfestigung an künstlich verwitterten Probekörpern und an historischen Objekten aus Sandstein
Evaluation of stone conservation on artificially altered test specimens and historical stone objects

2018

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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.
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In most cases the naturally or anthropogenically induced weathering creates only a weathering zone at the building stone. This is located on the object surface and reaches a material depth of a few millimeters or centimeters. In relation to the architectural body, the loss or damage of the weathering zone is to be described as marginal. However, from a conservation point of view, the loss of the surface is to be regarded as extremely serious. The object surface contains a wealth of information about what constitutes the cultural value of the historical object: its surface treatment, design, setting and decoration, that is, its human-made texture. Only a few non-destructive, or destructive, measuring methods are available for the investigation of this delicate range. These include the measurement of cohesion by means of ultrasonic velocity and the surface hardness according to Leep.
Stone conservation would also have to deal with a further, methodically problem: Tests for the evaluation of suitable stone consolidants are usually carried out by testing series of fresh rock material. The results from these test series are then transferred to the application at the object. In this case, it is ruled out that weathered rock has entirely different properties than quarry fresh material. In this study, the test bodies used were artificially aged in different ways. The aim was to produce as similar as possible weathering forms to the test bodies as they are observed on the outdoor objects. The artificial alteration took place by salt crystallization, by heat applied on one side and by ice crystallization.
The applied methods of aging are presented and the effect of artificial weathering is reproduced with the above methods. In addition, the artificially altered test bodies were investigated by the measurement of porosity, water absorption, pore radii distribution and thin sections, and were compared with the weathering characteristics found on the objects. After solidification with silicic acid esters, the test bodies and the objects were subjected to the same examination procedure and the results were compared comparatively. The results show the possibilities and limitations of the assessment of stone consolidation measures on objects made of sandstone and open up new perspectives for a realistic examination of the evaluation of the consolidation effect on test bodies.

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10.5165/hawk-hhg/430

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Participants/Authors:

  • Wanja Wedekind (Author)
  • Christoph Schmidt (Author)
  • Helge Fischer (Author)