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Mörtel für die Erhaltung historischer Kalkputze: Haftmörtel, Hinterfüllmörtel und Kalkputze

Karl Georg Böttger

ISBN 978-3-931216-72-6
235 Seiten, Erscheinungsjahr: 1997
Preis: 50.00 €
Im Rahmen der Dissertation wird ein Mörtelsystem für die Restaurierung historischer Kalkputze entwickelt. Die Literaturübersicht dieser Dissertation befaßt sich mit Ursachen für Schäden an Putzen, dabei wird ausführlich auf herstellungsbedingte Fehler eingegangen und chemische, physikalische und mikrobiologische Gründe für die Entstehung von Putzschäden behandelt. Ausführlich werden mögliche Schäden durch ungeeignete Restaurierungsmörtel behandelt, die z. B. Alkalisalze eintragen, aber auch Ettringit- und Thaumasitbildung durch Reaktionen mit Sulfaten in historischen Mörtel verursachen können.
Ein bedeutender Teil der Dissertation widmet sich der Untersuchung von historischen Putzen der Torhalle in Lorsch, der Einhardbasilika in Steinbach, des Magdeburger Domes und des ehemaligen Zisterzienserklosters Heydau in Morschen. Die Eigenschaften dieser Putze werden umfangreich nicht nur hinsichtlich ihrer Mörtelzusammensetzung und ihrer mechanischen Eigenschaften sondern auch ihrer hygrischen Eigenschaften (Wasseraufnahme, Wasserabgabe, Wasserdampf-Diffusionswiderstandswerte) geprüft, sowie durchlichtmikroskopisch und rasterelektronenmikroskopisch und bezüglich ihrer Porenstruktur untersucht.
Die gewonnen Daten dienten zur Definition von Anforderungsprofilen für Restaurierungsmörtel, die zum einen den historischen Bestand sichern (Haftmörtel, Hinterfüllmörtel), zum anderen als Ersatzmörtel bei Fehlstellen dienen (Kalkputze) sollten.

Untersuchung historischer Mörtel
Zur Ermittlung der hygrischen und technologischen Kennwerte historische Kalkputze konnten Putze der Torhalle Lorsch (8. Jahrhundert), der Einhardbasilika in Steinbach (9. Jahrhundert), des Magdeburger Domes (13. Jahrhundert) und des ehemaligen Zisterzienserklosters Heydau (16. Jahrhundert) beprobt und untersucht werden.
Die historischen Mörtel wiesen recht unterschiedliche Zusammensetzungen auf. So konnten B/Z-Verhältnisse (bezogen auf Ca(OH)2 als Bindemittel) zwischen 1:0,9 und 1:4,4 bestimmt werden. Die Zuschläge wiesen meist eine Körnung von 0-1 mm auf. Überkorn trat bis zu einer Korngröße von 4 mm stets in einer Größenordnung von 1-10 M.-% auf.
Alle historischen Putze, die aus Innenräumen und von Außenfassaden stammten, wiesen hohe Sulfatgehalte, überwiegend als Gips, auf. Sie waren bei Innenputzen auf die Oberfläche beschränkt, bei Außenputzen traten sie in Tiefen bis zu 12 mm auf.
Die hygrischen Eigenschaften wie Wasseraufnahme-, Wasserabgabekoeffizient, Sorptionsfeuchten und µ-Werte konnten an historischen Mörteln der Torhalle in Lorsch und der Einhardbasilika geprüft werden.

Entwicklung und Untersuchung des Mörtelsystems
Haftmörtel
Die Zusammensetzung der Haftmörtel wies in den Vorversuchen ein B/Z-Verhältnis von 1:3, in den Hauptversuchen zur Senkung der Festigkeiten eines von 1:4 auf. Als Bindemittel kamen ein Gemisch aus Hüttensand, Gips und Portlandzement (HGZ), ein Hochofenzement (HOZ) und ein Tonerdezement (TZ) zum Einsatz. Als Zuschlag wurde ein Quarzmehl < 90 µm verwendet. Zur Verbesserung der Frisch- und Festmörteleigenschaften wurden die Zugabemengen von Methylhydroxyethylcellulose MC (0; 0,1; 0,2 M.-%) und Kunststoffredispersionspulver Kd P (0; 1; 2 M.-%) variiert. In der Summe wurden 18 Mörtel untersucht.
Bei Musterflächen an verschiedenen Bauwerken, u. a. des ehemaligen Zisterzienserklosters Heydau, dem Schweriner Schloß (Terrakotta) und dem Magdeburger Dom haben sich die Haftmörtel bewährt. Die gewünschte leichte Abnehmbarkeit konnte erreicht werden.
Hinterfüllmörtel
Die Hinterfüllmörtel mit den Bindemitteln HGZ, HOZ und hochfeiner HOZ (Mikro) wiesen ein B/Z-Verhältnis von 1:1 auf. Als Zuschlag kam wie bei den Haftmörteln Quarzmehl < 90 µm zum Einsatz. Die Fließeigenschaften bzw. das Penetrationsverhalten wurde durch gezielte Kombination verschiedener Zusatzmittel verbessert und der Wasserbedarf minimiert. Der Einfluß unterschiedlicher Zugabemengen von Kunststoffdispersion (0; 2 M.-%) und PUR (0; 4; 7,5; 10,0; 12,5 und 15,0 M.-%) auf die hygrischen und mechanischen Eigenschaften wurde untersucht.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die Anpassung der Hinterfüllmörtel an die Eigenschaften der historischen Kalkputze, insbesondere mit dem Bindemittel HGZ, gelungen ist. Dies betrifft die Festigkeiten (Druck- und Haftzugfestigkeit), die E-Moduln und die hygrischen Eigenschaften (Wasseraufnahme-, Wasserabgabekoeffizient und µ-Werte). Bei den Hinterfüllmörteln wird dies i. d. R. durch den Zusatz geringer Mengen PUR (4 M.-%) erreicht. Die Mischungen HGZ2, HGZ2 Kd, HOZ1 Kd und HOZ2 Kd eignen sich für den Einsatz als Hinterfüllmörtel. Sie erfüllen das Anforderungsprofil in allen Punkten.
Applikationen der Hinterfüllmörtel an mehreren historischen Bauwerken u. a. dem ehemaligen Zisterzienserkloster Heydau, dem Magdeburger Dom, dem Schweriner Schloß (Terrakotta) und der Fachwerkkirche in Eichelsachsen wiesen nach einjährigem Verbleib vor Ort einen einwandfreien Verbund sowohl mit dem Putz als auch dem Putzgrund auf, dies wird auch durch Untersuchungen der MPA Bremen bestätigt. Die ermittelten Haftzugfestigkeiten an den Bauwerken sind mit den Laborergebnissen vergleichbare. Der Verbund mit kritischen Putzen bzw. Putzuntergründen wie Lehm und Gips war nach rasterelektronen- und durchlichtmikroskopischen Untersuchungen einwandfrei. Die Bildung schädlicher Kristallneubildungen bei Kontakt mit Gips bzw. stark sulfatbelasteten Bereichen war nicht feststellbar. Nach nunmehr bis zu 5jähriger Verweildauer (ehemaliges Zisterzienserkloster Heydau) ist der Verbund immer noch einwandfrei.

Kalkputze
Bei der Entwicklung von Kalkputzen als Ersatz- bzw. Ergänzungsmörtel für die Restaurierung historischer Bauwerke wurden folgende Parameter verändert: das Bindemittel (Sandkalk und WKH), das B/Z-Verhältnis, der Zuschlag, das Ausbreitmaß und damit die W/B-Werte und die Lagerung bis zur Prüfung. Zudem wurde z. T. Fließmittel zugegeben.
Die Kalkputze lassen eine Einflußnahme aller veränderten Parameter auf die Mörteleigenschaften erkennen, jedoch werden sie besonders vom Bindemittel (Sandkalk oder WKH), der Lagerungsart, vom Fließmittelzusatz und dem verwendeten Zuschlag beeinflußt. Die untersuchten Mörtel weisen in vielen Bereichen vergleichbare Eigenschaften wie historische Kalkmörtel auf.
Viele Eigenschaften der Sandkalk- und Kalkmörtel entwickeln sich erst im Laufe der Lagerung. Lagerung b (90 d Lagerung in Luft mit 1 Vol.-% CO2 und zweimaliger Wässerung pro Woche) führt zu erheblichen Festigkeitzuwächsen, die teilweise das 4-6fache der Festigkeit nach 28 Tagen Laborlagerung betragen. Dabei werden besonders große Festigkeitssteigerungen bei Sandkalkmörteln und bei Kalkmörteln mit Fließmittelzusatz erzielt. Durch die Lagerung b bedingt erhöhen sich die Wasserabgabekoeffizienten z. T. um das 10fache. Gegenteilig entwickeln sich die anderen hygrischen Eigenschaften geringfügig in Richtung geringerer Durchlässigkeit.
Der Applikation von Musterflächen an der Torhalle in Lorsch und der Einhardbasilika in Steinbach folgte eine Restaurierung der Torhalle in Lorsch. Die restaurierten Flächen sind rißfrei. Nach mehr als 6 Jahren ist ein einwandfreies Aussehen der Flächen zu verzeichnen. Schäden im Verbund mit den historischen Mörteln sind nicht aufgetreten.

Keywords:
  • Historische Kalkputze
  • Mörtelputze
  • Restaurierungsmörtel
  • Haftmörtel

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