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Erforschung und Erhaltung historischer Putze und Mörtel im Hinblick auf Umweltschäden

gefördert durch Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU). abgeschlossen: 1997,
Ansprechpartner: Dipl.-Krist. Frank Schlütter

  Analysis of alteration and degradation of historical lime-based mortars affected by different air pollution
Several historical plasters and mortars in the state of Brandenburg (Eastern Germany) show strong deterioration patterns. The aim was to distinguish weathering phenomena affected by air pollution from other types of decay. Therefore, material and fabric changes of mortars from regions with different environmental conditions were considered by means of microscopical analysis.

  Viele historische Mörtel sind heute in ihrem Bestand gefährdet. Analog der Schadensentwicklung an Naturwerksteinfassaden kommt den Luftschadstoffen dabei große Bedeutung zu. Das Forschungsprojekt zielt auf eine naturwissenschaftliche Untersuchung der Umwelteinflüsse auf den Mörtelzerfall romanischer Feldsteinkirchen in Brandenburg. Dazu wurden Objekte im Elbe-Elster-Kreis, der in der Vergangenheit durch eine hohe Schadstoffbelastung der Luft charakterisiert war, mit ausgewählten Objekten in der Uckermark und Prignitz verglichen, die eine geringe Luftverschmutzung aufwiesen. Voraussetzung für die Untersuchung ist eine restauratorische Bestandsaufnahme der einzelnen Objekte, worin eine Erforschung der Baugeschichte und eine Rekonstruktion der Putzstratigraphie enthalten ist. Die naturwissenschaftlichen Untersuchungen gliedern sich in die klassiscge Mörtelanalytik (z.B. Bindemittelart, -gehalt, Zuschlagstoffgehalt, Sieblinie, Porosität und Porenradienverteilung, Wasseraufnahme, E-Modul) sowie mikroskopische Material- und Gefügeanlaysen, die von der MPA Bremen durchgeführt werden.
Mit dem Polarisationsmikroskop wurde sowohl die qualitative als auch die quantitative Zusammensetzung ermittelt. Insbesondere der bauwerksübergreifende Vergleich macht deutlich, wie wichtig es ist, auch die quantitative Zusammensetzung mit mikroskopischen Methoden zu bestimmen. Hervorzuheben sei nur der unterschieldiche Gehalt an Kalksteinspatzen sowie Kalkstein- und/oder Kalksteinbruchstücken im Zuschlag. Mit herkömmlichen Methoden der klassischen Mörtelanalyse (Naßchemie, auch RFA) werden diese Komponenten nicht erkannt und fälschlicherweise dem Bindemittel zugerechnet, obgleich solche Kenntnisse für eine Nachstellung unentbehrlich sind.
Bei den Zuschlägen der mittelalterlichen Kalkmörtel handelt es sich jeweils um die lokalen eiszeitlichen Sande. Der Feinanteil ist stets noch vorhanden. Im bauwerksübergreifenden Vergleich sind die Unterschiede des Zuschlags von Bauwerk zu Bauwerk im allgemeinen größer als zwischen den einzelnen Bauphasen eines Bauwerks. Der Anteil an karbonatischen Zuschlagkörnern beträgt 12Vol.% und schwankt in der Uckermark und Prignitz sehr stark. Im Elbe-Elsterkreis mit den etwas älteren und zumeist entkalkten eiszeitlichen Sedimenten fehlt ein nennenswerter Kalkgehalt im Zuschlag.
Generell wiesen die Kirchen im Elbe-Elsterkreis eine höhere Gipsbelastung auf, was mit der höheren SO₂-Belastung der Luft einhergeht. Der Gips ersetzt das karbonatische Bindemittel häufig bis in mehrere Millimeter Tiefe und steuert den oberflächennahen Zerfall des Mörtels (Abschuppen). Die Hauptschäden and den untersuchten Mörteln der Kirchen in Brandenburg stellen allerdings Risse dar, die den Putz- oder Fugenmörtel bis in 32 cm Tiefe durchsetzen können. Die mikroskopischen Gefügemerkmale deuten auf Frost-/Tauwechselschäden hin. Die Intensität ist häufig expositionsabhängig. Die Vorzugsrichtung variiert aber bei den einzelnen Objekten, was auch in Zukunft stets objektspezifische Untersuchungen erforderlich machen wird.