Projektdokumentation

Viöl, Wolfgang; Krügener, Kirsti:

Entwicklung und modellhafte Anwendung nachhaltiger Konservierungsstrategien für anthropogen geschädigte, historische Außenfassaden sowie deren Überprüfung mittels THz Strahlung am Beispiel der Konstantinbasilika in Trier“- BLikS

16.10.2014 bis 16.10.2014

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Inhalt
Beteiligte

Das Forschungsprojekt untersuchte den Wirkungsgrad verschiedener mineralischer Mörtel, mit und ohne Armierungsmaterial, als Schutzüberzüge (Opferputze) bewitterter Architekturoberflächen und Wandmalereien. Die Überprüfung der korrekten Anbindung der Schutzüberdeckungen und die systematische Nachkontrolle von Maßnahmen sind aus Sicht der Denkmalpflege zwingend erforderlich, da Umwelteinflüsse wie Erschütterungen, die z. B. durch Straßenverkehr verursacht werden auftreten können. Darüber hinaus können extreme Klimaschwankungen durch Sonneneinstrahlung, Kälteeinbrüche oder Frost zu thermisch beeinflussten Ausdehnungen führen. In deren Folge kommt es zur Bewegung und Ablösungen innerhalb von einfachen oder mehrlagigen Putzsystemen. Der Anwendungsbezug lag in diesem Projekt auf der Entwicklung und Überprüfung von Schutzüberzügen sowie der Beurteilung ihre Einsetzbarkeit und Effizienz, exemplarisch an einer Pilotfläche der Westfassade an den römischen Fassadenmalereien des Weltkulturerbes Konstantinbasilika Trier.
Ziel des Forschungsprojektes war es, mineralische Schutzputzsysteme zu konzipieren und diese auf ihre Anbindung und Wirkungsgrad hin mittels der sogenannten Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie (THz-TDS1) zu untersuchen. Die THz-TDS kann als neuartige, zerstörungsfreie und berührungslose Messtechnik zur tiefenaufgelösten Diagnostik denkmalgeschützter Kulturgüter genutzt werden. Hiermit können auch kleinste Ablösungen zwischen Mörtelsystemen und originalen Oberflächen methodisch exakt detektiert werden. Der Erfolg der angestrebten Schutzmaßnahmen kann somit langfristig überprüft und dokumentiert werden.
Zudem wurden die konzipierten Mörtel durch physikalische Untersuchungen (Feuchtegehalt und Rohdichte, Wasseraufnahme und -abgabe, Wasserdampfdiffusionswiderstand, dynamischer E-Modul, Feuchte- und Wärmedehnung, Haftzugfestigkeit, Alterung etc.) auf ihre Qualität und Dauerhaftigkeit hin überprüft.





Dieses Projekt wurde gefördert durch
die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
AZ 32353-45

 
Inhalt

1. Einleitung [8]

2. Zusammenfassung der Untersuchungspakete der Projektphasen [9]

3. Materialauswahl [10]
3.1 Bindemittelrohstoffe [11]
3.2 Mörtelmischungen vom Werk [11]
3.3 Zuschläge/Sande [12]
3.3.1Siebanalyse roter Sand Konz-Könen [12]

4. Entwicklung der Schutzmörtel [15]
4.1 Untersuchungskataloge physikalische Kennwertermittlung/1. Prüfkörperreihe [18]
4.2 Untersuchungskataloge physikalische Kennwertermittlung/2. Prüfkörperreihe [19]
4.3 Untersuchungskataloge THz-Analysen [20]

5.Prüfkörper [21]
5.1 Herstellung [21]
5.2 Lagerung der Prüfkörper [21]

6. Anforderung und Untersuchungen zur Beurteilung der Schutzmörtel [22]
6.1 Beschreibung der durchgeführten Untersuchungen [22]
6.1.1 Frischmörtelanalyse-Bestimmung des Ausbreitmaß [22]
6.1.2 Ultraschall im Tiefenprofil [23]
6.1.3 Kapillare Wasseraufnahme [23]
6.1.4 Massebezogener Wasseraufnahmegrad unter Atmosphärendruck [24]
6.1.5 Offene Porosität und Rohdichte [24]
6.1.6 Wasserabgabe [25]
6.1.7 Kapillare Wasseraufnahme nach Mirowski [26]
6.1.8 Wasserdampfdiffusion [27]
6.1.9 Dynamisches E-Modul [28]
6.1.10 Hygrische Dehnung [29]
6.1.11 Thermische Dehnung [29]
6.9.12 Biegezug-und Druckfestigkeit [30]
6.1.13 Frost-Tau Wechsel [31]
6.1.14 UV-Beständigkeit [32]
6.1.15 Freibewitterung [33]

7. Untersuchungsergebnisse physikalische Kennwertermittlung (PKR 1 und PKR 2) [33]
7.1 Bindemittelverteilung [34]
7.1.1 Visuelle Beurteilung [34]
7.1.2 Bestimmung des Ausbreitmaß (PKR 1) [34]
7.1.3 Ultraschalgeschwindigkeit im Tiefe (PKR 1) [35]
7.1.4 Bewertung der Bindemittelverteilung [36]
7.2 Hygrische und porenraumbezogene Eigenschaften [36]
7.2.1 Kapillare Wasseraufnahme (PKR 1/PKR 2) [36]
7.2.2 Kapillare Wasseraufnahme unter Atmosphärendruck (PKR 1) [38]
7.2.3 Offene Porosität und Rohdichte (PKR 1/PKR 2) [39]
7.2.4 Wasserabgabe (PKR 1/PKR 2) [40]
7.2.5 Wasserdampfdiffusion (PKR 1/PKR 2) [42]
7.2.6 Kapillare Wasseraufnahme nach Mirowski (PKR 2) [44]
7.3 Verformungs-und Festigkeitseigenschaften Eigenschaften [44]
7.3.1 Hygrische Dehnung (PKR 1) [44]
7.3.2 Thermische Dehnung (PKR 1) [46]
7.3.3 Biegezug- und Druckfestigkeit (PKR 1 und PKR 2) [48]
7.3.4 Dynamisches E-Modul (PKR 1 und PKR 2) [51]
7.4 Verwitterungseigenschaften [52]
7.4.1 Frost-Tau Wechsel (PKR1) [52]
7.4.1.1 Prüfreihe RCP Romanzement Mörtel [53]
7.4.1.2 Prüfreihe RCP Romanzement Mörtel [59]
7.4.2 Oberflächenanalyse Frost-Tau Wechsel/ 3D Laserscanning-Mikroskop [63]
7.4.3 UV-Beständigkeit (PKR 1 und PKR 2) [65]
7.4.3.1 Auswertung UV-Beständigkeit (PKR 2) [66]
7.4.4 Langzeitbewitterung/Freibewitterung (PKR 1 und PKR 2) [70]
7.4.4.1 Klimadaten (PKR 1 und PKR 2) [71]
7.4.5 Auswertung Langzeitbewitterung/Freibewitterung (PKR 1 und PKR 2) [72]
7.4.6 Dünnschliffe (PKR 2) [89]
7.4.6.1Dünnschliffe Refernzprobe Mörtel PF3.2a unbewittert [89]
7.4.6.2 Dünnschliffe Probe Mörtel PF3.10b bewittert [92]
7.4.6.3 Dünnschliffe Refernzprobe Mörtel PF3.2b mit Schutzlasurt [93]
7.4.6.4 Dünnschliffe Refernzprobe Mörtel PF3.6b mit Schutzlasurrt [95]
7.4.7 Zusammenfassung der Auswertung Dünnschliffe[96]

8. Konstantinbasilika Trier [97]
8.1 Testfläche [96]
8.2 Evaluation der Pilotfläche Konstantinbasilika/W1.8 N-W1.8 S (Sep. 2017) [97]

9. Identifikation relevanter Kenndaten für die THz-Analyse [99]
9.1 Bindemittelrohstoffe [100]
9.1.1Auswertung des Brechungsindex und Absorptionskoeffizient für THz [100]
9.2 Mörtelmischung vom Werk [100]
9.2.1Auswertung des Brechungsindex und Absorptionskoeffizient für THz [100]
9.3 Zuschläge [101]
9.3.1 Auswertung des Brechungsindex und Absorptionskoeffizient für THz [101]
9.4 ®Mowilith LDM 6880 (Firma Ha-Be Betonchemie) [101]
9.4.1 Auswertung des Brechungsindex und Absorptionskoeffizient für THz [101]
9.5 Cyclododecan [102]
9.5.1 Auswertung des Brechungsindex und Absorptionskoeffizient für THz [102]
9.6 Mörtel PF3a [102]
9.6.1 Auswertung des Brechungsindex und Absorptionskoeffizient für THz [102]
9.7 Zusammenfassung der Materialdatenbank [103]

10. Ermittlung des Abbindeverhalten / Materialfeuchte für die Messbarkeit mit THz- Strahlung bei Reflexionsmessungen [103]
10. 1 Auswertung der THz-Langzeitmessung zur Mörteltrocknung [105]
10.2 Auswertung der THz Langzeitmessungen [107]
10.2.1 Darstellung der Messergebnisse/Mörtelmischung PF2a [108]
10.2.2 Auswertung der THz-Langzeitmessungen/Materialfeuchte [108]
11. Darstellung und Bewertung einer THz-Imagemessung an orig. Schutzputzfragment im Labor 109]

12. THz-Messung an der Konstantinbasilika Trier [111]
12.1 Genutzter THz-Messaufbau [112]
12.2 Messflächen [113]
12.3 THz-Messergebnisse Analyse/Pilotfläche 2016 [113]
12.4 Messergebnisse der Pilotfläche [114]
12.4.1 THz-Images [114]
12.5 Zusammenfassung der THz-Messergebnisse Pilotfläche Konstantinbasilika Trier [117]

13. THz-Messungen zur Überwachung des Sublimierungsverhaltens der Trennschicht im Labor . 118]
13.1 Aufbau des Messmodells [118]
13.2 Messplan Labormessungen[119]
13.3 Resultate des THz-Monitoring [120]
13.3.1 Analysebeschreibung (Time of flight)[120]
13.3.2 Analysebeschreibungder gesamten Monitoring- Proben (Peak-to-Peak) [122]
13.3.3 Zusammenfassung der THz-Ergebnisse der Monitoring-Proben [123]

14.Fazit [124]
Literaturverzeichnis [126]
Unveröffentlichte Quellen [126]

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10.5165/hawk-hhg/390