Steinbevaring

Uttrykket steinbeskyttelse forstås å bety tiltak som tjener formålet med å bevare, opprettholde eller bevare tilstanden til en forvitret monumentstein. Siden forvitring nesten alltid er et resultat av den kjemiske og / eller fysiske interaksjonen mellom vann og de bergformende mineralene eller deres struktur, er en tilnærming til steinbeskyttelse å holde vann borte fra steinen og om nødvendig erstatte oppløst eller tapt bindemidler.

Siden det hovedsakelig er forvitringsflatene laget av myke sandsteiner så vel som kalkbundet eller gipsholdige naturstein som må styrkes og beskyttes mot ytterligere erosjon, blir arbeidsområdet ofte oppsummert under begrepet natursteinsvern .

Steinvern har lang tradisjon. Midlene og anvendelsesteknikkene som er brukt har endret seg over tid basert på den nåværende tilstanden for forskning og utvikling, men målet om å bevare og beskytte kulturelle eiendeler laget av naturstein har vært det samme. Det må alltid huskes at ethvert konserveringstiltak på porøse materialer må klassifiseres som irreversibelt.

Konsolidering av kiselsyreester

For tiden praktiseres konsolidering av forvitrede bergoverflater med kiselsyreester . Silisiumsyreesteren påføres bergoverflaten med en injeksjonssprøyte, en børste eller en kompress, trenger inn i den nærliggende porestrukturen til fjellet og hydrolyserer der ved å reagere med fuktigheten i fjellet for å danne amorf silisiumdioksyd . Som en tynn film i porerommet erstatter denne kiselgelen bindingen som har gått tapt på grunn av forvitring og styrker derved sliping og lett flassende bergflater av sedimentære bergarter. Dypere skader som sprekker eller avskalling av skall fra overflaten kan ikke repareres med denne prosedyren. Dette krever mer forseggjorte tiltak som å fylle sprekkene eller fylle på skjellene med mørtel tilpasset materialet . Det bindemiddel for disse mørtler er ofte også en silika-ester eller en silikasol .

Problemer med konsolidering av kiselsyreester er dybden av inntrengning av forsterkningsmidlet og oppnåelse av en balansert styrkeprofil i steintverrsnittet. Gjennomtrengningsdybden i applikasjonsteknikkene som kan brukes på stedet ved strukturen avhenger av hvor lett materialet suger opp silisiumdioksydløsningen på grunn av dens kapillaritet . Når det gjelder veldig finporerte bergarter med en gjennomsnittlig poreradius <1 µm, er gjennomtrengningsdybden bare noen få millimeter, mens den i storporede bergarter (> 5 µm) kan være noen få centimeter. Hvis den forvitrede sonen strekker seg dypere inn i steinen enn penetreringsfronten til kiselsyreesteren, opprettes et hardt, ytre skall på en svakt konsolidert sone, som deretter blir det forhåndsbestemte brytpunktet.

Impregnering av akrylharpiks

I mer enn 30 år har prosessen med akrylharpiksimpregnering blitt brukt til nedbrytbare gjenstander , der den problematiske avskallingen ikke forekommer. I store autoklaver , ved hjelp av vakuum og trykk, blir monomert metylmetakrylat (MMA) introdusert i det tidligere helt tørkede poresystemet. Etter fullstendig inntrengning polymeriseres MMA ved tilførsel av varme , slik at PMMA (akrylglass, plexiglass) opprettes i poresystemet . Adhesjonsfremmere oppnår god vedheft til poreveggen, slik at et høyt nivå av styrke, som er jevnt over hele fjellet, blir oppnådd, og vannabsorpsjon forhindres fullstendig. Etter problemer som opprinnelig oppstod, som blant annet skyldtes utilstrekkelig, tidligere tørking, har prosessen nå vist seg for mange, men på ingen måte alle, bergarter som absorberer fuktighet og derfor er utsatt for forvitring. På grunn av den sterke forstyrrelsen i bergstoffet i den innledende fasen, ble prosedyren utelukkende brukt som en siste utvei for gjenstander som ikke lenger kunne reddes på annen måte. Denne begrensningen er nå i stor grad opphevet. Fremgangsmåten er spesielt viktig når det gjelder statisk truede gjenstander (f.eks. Trappene til Wendelstein i Torgau). Naturlige steiner med lav styrke med høyt porevolum, for eksempel Weiberner-tuff , er ikke egnet for akrylharpiksimpregnering på grunn av stor sannsynlighet for følgeskader i form av sprekker. En profylaktisk bruk av denne prosedyren bør unngås.

Minimalt invasiv impregnering av akrylharpiks AVT X

I en nylig videreutvikling utføres nå akrylharpiksimpregnering med en variabel andel av polymeriserbart bindemiddel. Suffikset "+ X%" er lagt til den gamle betegnelsen AVT (AcrylharzVollTränkung). En AVT50 har derfor en andel på 50% av polymeriserbare MMAer. AVT90 til AVT20 brukes for tiden til sandstein og marmor, men først og fremst AVT50. Den avgjørende forskjellen til den klassiske akrylharpiksimpregnering er at steinporen ikke lenger er fullstendig fylt og lukket, men kun foret med en tynn PMMA-film. Filmtykkelsen som fester seg til poreveggen varierer med andelen som kan polymeriseres. Den termiske utvidelsen av den konsoliderte bergarten tilsvarer i stor grad den for den ikke-konsoliderte bergarten. Porevolumet synker avhengig av typen bergart og filmtykkelse, og vannabsorpsjonen reduseres tilsvarende. Det kan behandles fullstendig med konvensjonelle restaureringsmidler og tiltak.

Full konservering med funksjonelle silaner

Som et supplement til den tidligere beskrevne impregnering av full akrylharpiks, er det en nyere metode for full konservering av strukturelt ødelagte gjenstander med et mineralforsterkende middel. Den "fulle konserveringen med funksjonelle silaner " kan bare utføres på nedbrytbare og mobile sandsteinsgjenstander, siden det også kreves store trykk- og vakuumkompatible autoklaver. Konseptet med full bevaring motvirker dannelsen av grensesnitt mellom konsoliderte og ikke-konsoliderte områder. Siden forsterkningsmidlet består av en blanding av funksjonelle organoalkoksysilaner som kan kjemisk bindes til silikatflater, er det egnet for å styrke sandsteiner , men ikke for å styrke kalsittbergarter som f.eks. B. marmor . Forsterkningsmidlet innføres i steinen som en monomer og polymeriseres til en stabil polysiloksanfilm i porerommet ved hydrolyse og polykondensering . Bare den indre overflaten av bergporene er belagt. Porerommet i seg selv forblir åpent.

Sekvensen av full konservering med funksjonelle silaner:

  • Konditionering av steinen: Steinen vil bli konditionert for å forberede porerommet for absorpsjon av forsterkningsmidlet. Imidlertid trenger den ikke å tørkes fullstendig fordi størkningsmidlet krever fuktighet for å reagere.
  • Impregnering: Den konditionerte steinen lagres i et badekar. Soaking tuben er oversvømmet med soakemediet i trykk / vakuum autoklaven og plasseres under vakuum. Luft rømmer fra steinen. Dette følges av en trykkfase som transporterer impregneringsmediet inn i steinen. Etter flere trykk / vakuumfaser fjernes steinen fra impregneringsmediet.
  • Reaksjon til fullføring: Reaksjonen til ferdigstillelse skjer i et kontrollert, fuktig og varmt klima. I tillegg er omgivelsestrykket tilpasset reaksjonsforløpet. Den komplette reaksjonen tar 14 dager til 3 uker, avhengig av type og format på underlaget.
  • Restaurering: Alle konvensjonelle restaureringstiltak kan utføres på konsoliderte deler uten begrensninger.
  • Reversibilitet og etterbehandling: I prinsippet er ingen konserveringstiltak helt reversible. "Re-treatability" er av større betydning i dag. "Gjenbehandlingsevnen" er fullstendig gitt etter full konservering med funksjonelle silaner. Siden porerommet ikke er fylt, men bare innkapslet, kan gjentatt konsolidering utføres med det samme systemet, på et senere tidspunkt med andre, nye konsolideringsmidler, men også med den nevnte fulle akrylharpiksimpregnering.

Vanntetting

I lang tid har hydrofobisering blitt sett på som et mildt - fordi "bare" vannavvisende - bevaringstiltak . Indikasjonen om at steinen fremdeles kunne “puste” lukket synet på problemene som kan oppstå bak det hydrofobiserte laget. Vannavstøtningen fungerer ikke bare utenfra, men også fra innsiden og ut. Dette betyr at vannet i steinen bare kan forlate steinen gjennom dette laget via dampfasen. Bak dette laget kan det oppbygges vann og, i tilfelle saltbelagte steiner, en saltkonsentrasjon. Hydrofobiseringen krever derfor en meget omfattende foreløpig undersøkelse av bergens egnethet og det enkelte brukssted for å utelukke skader fra frost- og salteksponering. Forskjellige steintyper, spesielt det renske tuffet , men også murstein eller murstein viser ofte følgeskader som kan tilskrives hydrofobiseringen i form av skalldannelse, avhengig av tykkelsen på bergoverflaten som er dekket av hydrofobiseringen. Forutsetningen for et vellykket konserveringstiltak er at steinen kan behandles for å absorbere det konserveringsmidlet som tilbys. Veldig finpored bergarter kan bare absorbere løsningsmidlet mens det aktive stoffet avsettes på overflaten. Konserveringsmidlets egnethet for den respektive bergarten (eller omvendt fjellet for et ellers bevist konserveringsmiddel) må derfor kontrolleres fra sak til sak, ikke minst med hensyn til rådende forvitringsstatus og eventuelle tiltak som er tatt tidligere. Imidlertid må kapillarsystemets beredskap også godtas. En pore fylt med vann kan ikke absorbere et konserveringsmiddel. In situ-behandlingen kommer opp mot naturlige, fysiske grenser her. Skademønstrene og begrensningene som er formulert her, gjenspeiler imidlertid opplevelser som bare i en begrenset grad kan overføres til dagens teknikk, ettersom moderne råvarer og videreutviklede vannavstøtende midler også ofte har en ekstra impregnering og er effektive i lang sikt på grunn av den tilhørende dybdeeffekten. Visse natursteiner og spesielt betong er beskyttet på denne måten, og en leverandør- og prosessindustri spesialisert på dette området har utviklet seg og etablert deretter. På grunn av det store antallet råvarer og / eller hydrofobe midler formulert fra dem og den resulterende forvirringen av tilbudet, er det uansett nødvendig at både brukere og leverandører av vannavstøtende stoffer nøye kontrollerer egnetheten til underlaget eller vannet -middel som er beregnet på dette individuelt i innledende tester. Denne forutsetningen er ikke alltid gitt, som derimot ikke bør føre til en generell forening av vannavstøtende produkter med skademønstre. På den annen side er det et stort antall byggeprosjekter som har blitt vellykket hydrofobert på lang sikt i inn- og utland.

Biologisk prosess

En uvanlig ny metode ble nylig prøvd ut i Duomo i Milano. En forskningsgruppe ledet av mikrobiologen Francesca Cappitelli hadde to prosesser som konkurrerer mot hverandre på to forskjellige forvitrede steder, som kan oppsummeres under overskriften "Kjemi versus biologi". Bruk av mikrober av Desulfovibrio vulgaris- arten viste seg å være mildere. De renset den mørke, gipsbaserte skorpen av marmoren jevnt og uten å etterlate noen rester.

Andre prosedyrer

Det er gjort forsøk med både kalkvann og barytvann for å styrke smulete naturstein eller pussemørtel ved å innføre løsningen i kapillærsystemet slik at nedbørsproduktene stabiliserer kornstrukturen.
Imidlertid har det blitt vitenskapelig bevist at hvis det er noen styrkeøkning, skyldes dette hovedsakelig en omfordeling av kalsiumhydroksid som fortsatt er tilstede i mørtel, slik at effekten også kan oppnås ved ganske enkelt å suge det med vann.

litteratur

  • Rolf Snethlage: Retningslinjer for steinbeskyttelse. Planlegging av undersøkelser og tiltak for bevaring av monumenter laget av naturstein , 3. reviderte utgave, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-8167-7554-6
  • DBU forskningsprosjekt AZ 25200-45 "Bevaring av verdifulle, miljøskadede kulturelle eiendeler laget av naturstein gjennom innovativ bevaring med en blanding av funksjonelle silaner"

Se også

Individuelle bevis

  1. ^ Polemikk om bevaring av naturstein av Konrad Fischer, åpnet i februar 2016
  2. ↑ Litteraturoversikt om akrylharpiksimpregnering ved IRB  ( siden er ikke lenger tilgjengelig , søk i nettarkiv )  Info: Linken ble automatisk merket som defekt. Vennligst sjekk lenken i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne meldingen. , Die Acrylharzvolltränkung Ibach, H .; Kilde: Naturstein, 1987 ISSN 0028-1026 ;@1@ 2Mal: Toter Link / www.baufachinformation.de   
  3. ↑ (Odermatt, W.; I: Sustainability and Monument Preservation. Bidrag til en kultur av omtenksomhet, 2003, s. 127–137)
  4. ↑ (Der Spiegel 38/2007, s.169)
  5. ↑ F. Cappitelli, L. Toniolo, A. Sansonetti, D. Gulotta, G. Ranalli, E. Zanardini, C. Sorlini: Fordeler ved bruk av mikrobiell teknologi i forhold til vanlige kjemiske teknologi i fjernelse av sorte skorper fra stein overflater av historiske monumenter. I: Anvendt og miljømikrobiologi. Volum 73, nummer 17, september 2007, s. 5671-5675, ISSN  0099-2240 . doi : 10.1128 / AEM.00394-07 . PMID 17601804 . PMC 2042061 (fri fulltekst).