Die Anwendung von Calciumhydroxid-Sol als ... - icvbc

Die Anwendung von Calciumhydroxid-Sol
als Festigungsmittel für historische Putze –
erste Versuche und deren Überprüfung
D I P L O M A R B E I T
(TEIL 1)
vorgelegt dem
Institut für Restaurierungs- und Konservierungswissenschaft
Fakultät Kulturwissenschaften der Fachhochschule Köln
von: Nadine Cheryl Adolfs
den 19.06.2007

1. Betreuer: Prof. Dr. Elisabeth Jägers
2. Betreuer: Josef Beumling
2

Kurzzusammenfassung
Das Mittel Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL®) stellt eine Möglichkeit für die
strukturelle Festigung von Putzen auf calcitischer Basis dar. Es handelt
sich um eine kollodiale Dispersion von 50-250 nm großen Calciumhydroxidpartikeln
in Ethanol. CaLoSiL wird mit praktischen Anwendungsversuchen
auf Eignung als Festigungsmittel für historische Putze
überprüft.
Grundlage ist eine theoretische Untersuchung zur Festigkeit von Putzen,
zu Einflussfaktoren der Festigkeit, einwirkenden Schadensmechanismen,
Charakteristika von CaLoSiL und Untersuchungsmethoden. Versuche an
einer Probefläche im Museum ROEMERVILLA in Bad Neuenahr-Ahrweiler
und an Kalkputz-Probekörpern zeigen eine Festigungssteigerung.
Abstract
The medium Colloidal Calcium Hydroxide (CaLoSiL®) forms an alternative
for the consolidation of historical lime plaster based on calcite. It is a
dispersion of fine particles of Calcium Hydroxide (50-250 nm) in Ethanol.
Practical application experiments with CaLoSiL give proof of its suitability
as a consolidant.
Background for research is a theoretical analysis of the stability of plaster,
inflluencing factors on stability, affecting mechanisms of damage,
characteristics of CaLoSiL and investigation methods. Testings on a
sampling area at the Museum ROEMERVILLA Bad Neuenahr-Ahrweiler
and on lime plaster prisms indicate an enhancement of stability.
3

Danksagung
An dieser Stelle möchte ich allen Personen, die durch ihre Unterstützung
zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben meinen Dank aussprechen.
Besonders bedanke ich mich bei Frau Prof. Dr. Elisabeth Jägers, Fachhochschule
Köln, und Herrn Josef Beumling, Fachhochschule Köln, für die
Betreuung dieser Arbeit und die stetige Unterstützung.
Für die kostenfreie Bereitstellung des Probenmaterials und die offene
Zusammenarbeit sei Herrn Dr. habil. Gerald Ziegenbalg und Frau
Dipl. Chemikerin Gabi Ziegenbalg, IBZ-Freiberg, herzlich gedankt.
Bei Herrn Reinhold Elenz, Amtsrestaurator Generaldirektion Kulturelles
Erbe, Direktion Bau- und Kunstdenkmalpflege Rheinland-Pfalz, und Frau
Karin Joachim, Museumsleiterin, möchte ich mich für das Ermöglichen der
Probefläche im Museum ROEMERVILLA Bad Neuenahr-Ahrweiler
bedanken.
Für die Durchführung der Putzanalyse bedanke ich mich bei Frau
Dr. Karin Kraus, Institut für Steinkonservierung Mainz.
Herzlichen Dank möchte ich Herrn Dipl.-Ing. Bernward Jungermann,
Lehrstuhl für Bau- und Werkstoffchemie der Uni Siegen, für die Messung
der Quecksilberdruckporosimetrie aussprechen.
Weiterhin gilt mein Dank auch Herrn Dipl.-Restaurator Dietmar
Krauthäuser, Restauratoren Kartäuserhof Köln, für die Bereitstellung des
Bohrwiderstandmessgerätes.
Ein besonderes Dankeschön geht an meine LektorInnen, allen voran
Katrin Schönhofer und Michelle Adolfs.
4

Inhaltsverzeichnis
1. Einführung in die Arbeit....................................................................... 7
1.1 Charakteristika von historischen Kalkputzen ............................... 9
1.2 Themenstellung und Zielsetzung ............................................... 12
2. Zur Festigkeit von Putzen ................................................................. 13
2.1. Herstellung, Zusammensetzung und Applikation....................... 13
2.2 Bindemittel und Bindemittelporosität.......................................... 16
2.2.1 Luftkalk ............................................................................... 18
2.2.1.1 Carbonatische Erhärtung............................................. 20
2.2.1.2 Einflussfaktoren der Carbonatisierung......................... 22
2.2.1.3 Einfluss der Kristallisationsvorgänge ........................... 24
2.2.2 Hydraulische Kalke ............................................................. 26
2.3 Untersuchungsmethoden zur Festigkeit..................................... 29
2.3.1 Bohrwiderstandsmessung .................................................. 30
2.3.2 Bestimmung des dynamischen E-Moduls........................... 31
2.3.3 Ultraschallmessung ............................................................ 34
2.3.4 Biegezugfestigkeit............................................................... 35
2.3.5 Druckfestigkeit .................................................................... 37
3. Zur Entfestigung von Putzen............................................................. 37
3.1 Schadensmechanismen............................................................. 37
3.2 Schadensphänomene ................................................................ 42
4. Strukturelle Festigung von Putz auf calcitischer Basis...................... 44
4.1 Kalkwasser ................................................................................ 45
4.2 Dispersionen von Calciumhydroxid in n-Propanol ..................... 46
4.3 Anforderungen an das Festigungsmittel .................................... 48
4.4 Festigungsziel............................................................................ 50
5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL) ........................................................ 51
5.1 Herstellung und Charakterisierung ............................................ 52
5.1.1 Calciumethanolat ................................................................ 52
5.1.2 Calciumhydroxid-Sol........................................................... 53
5.1.3 CaLoSiL.............................................................................. 55
5.2 Forschungsstand ....................................................................... 55
5.2.1 Versuch zum Eindringverhalten.......................................... 56
5

5.2.2 Calciumhydroxid-Sol im Dispersionsvergleich .................... 57
5.2.3 Weiterführende Versuche ................................................... 58
5.2.4 Modifikation des Penetrationsverhaltens ............................ 61
6. Praktische Anwendungsversuche ..................................................... 63
6.1 Probefläche Museum ROEMERVILLA....................................... 63
6.1.1 Objektbeschreibung............................................................ 64
6.1.2 Beschreibung der Probefläche (Bestand und Zustand) ...... 65
6.1.3 Festigung............................................................................ 70
6.1.4 Optische Bewertung der Probefläche nach der Festigung.. 74
6.1.5 Untersuchung der Festigkeitssteigerung ............................ 76
6.1.6 Bewertung .......................................................................... 79
6.2 Versuchsreihe mit Kalkmörtelprismen........................................ 79
6.2.1 Herstellung der Prüfkörper.................................................. 80
6.2.2 Versuchsaufbau.................................................................. 82
6.2.3 Anfärbung mit Alkaliindikator Phenolphthalein.................... 85
6.2.4 Weitere Behandlung der Prismen....................................... 88
6.2.5 Weißschleierbildung ........................................................... 91
6.2.6 Quecksilberdruckporosimetrie-Messung............................. 94
6.2.7 Ultraschall-Messung mit Bestimmung des E-Moduls.......... 96
6.2.8 Biegezugfestigkeit β BZ (in Anlehnung an DIN 1168 Teil 2) ...... 98
6.2.9 Druckfestigkeit β D (in Anlehnung an DIN 1168 Teil 2) ........... 100
6.2.10 Kapillare Wasseraufnahme............................................... 101
6.2.11 Bohrwiderstandsmessung ................................................ 103
6.2.12 Zusammenfassung der Untersuchungsergebnisse........... 106
7. Zusammenfassung und Ausblick .................................................... 108
8. Literaturverzeichnis......................................................................... 113
9. Abbildungsverzeichnis .................................................................... 122
10. Tabellenverzeichnis..................................................................... 124
11. Verzeichnis der Arbeitsmaterialien .............................................. 125
12. Anhang ........................................................................................ 126
6

1. Einführung in die Arbeit
1. Einführung in die Arbeit
Jahrhunderte lang überdauerten historische Kalkputze dank einer
traditionellen Putzpflege, in der nur mit herkömmlichen Materialien auf
Kalkbasis repariert, überputzt und getüncht wurde. In regelmäßigen
Pflegephasen, durchschnittlicher Abstand ca. 20-30 Jahre, arbeiteten
Maurer und Maler mit bewährten kompatiblen Materialien und Methoden
unter Beachtung dreier wesentlicher Gesichtspunkte: das Festhalten an
historisch erprobten Techniken, Berücksichtigung der vorhandenen
materiellen Ressourcen und der möglichst sparsame Umgang mit Arbeit
und Material 1 .
Einen Umschwung erbrachte in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts
die endgültige Etablierung neuer Produkte der Baustoffindustrie (z.B.
Zementprodukte und Kaliwasserglasfarben), die den Verlust des
Vertrauens in Kalk als Farb- und Reparaturmaterial nach sich zog 2 .
Daraus folgte, dass historische Oberflächen nicht mehr periodisch gepflegt
wurden, sondern radikal abgeschlagen und erneuert oder mit Materialien
beschichtet wurden, die sich heute als nicht verträglich erwiesen haben.
Diese Maßnahmen dienten weniger der Erhaltung, eher der Wiederherstellung
des Neuheitswertes. So ging historische Originalsubstanz der
Oberflächen für einen langen Zeitraum nicht nur durch natürliche Verwitterung,
sondern auch durch Erneuerung, bzw. durch Renovierung
verloren. Man traf häufig Entscheidungen gegen die originale Oberfläche,
woraus ein Konflikt entstand zwischen Erhalten und Erneuern 3 .
Erst die Charta von Venedig (1964) definierte, dass zum architektonischen
kulturellen Erbe auch die historische Oberfläche gezählt wird und sie eine
zentrale und unersetzbare Quelle der Denkmalforschung darstellt 4 . Putz
1 HAMMER 2002, S. 186.
2 HAMMER 2002, S. 188.
3 WOLTERS 2002, S. 29.
4 CHARTA VON VENEDIG 1964, Artikel 3.
7

1. Einführung in die Arbeit
und Farbe sind nicht beliebig austauschbare Verschleißschichten. Als das
eigentliche Äußere am Bauwerk sind sie auch die unmittelbare Äußerung
der Architektur 5 .
Durch umfangreiche Forschungen 6 in den letzten Jahren zum Thema Kalk
und Kalkmörteln hat man den Wert des traditionellen Baustoffes erkannt
und ihm bei der Erhaltung von historischen Putzen wieder mehr Stellenwert
gegeben.
Gerade bei der strukturellen Festigung von carbonatisch gebundenen
Putzgefügen ist ein materialgetreues Restaurieren wünschenswert, jedoch
bisher kaum möglich. Die Wahl einer Anwendung von so genanntem
Kalkwasser ist aufgrund vielfacher kontroverser Diskussionen stark umstritten.
Als Alternative dazu bleibt meist nur der Einsatz von
Kieselsäureestern. Erst die im Jahr 2000 in Italien begonnene Entwicklung
von alkoholischen Calciumhydroxid-Dispersionen ebnete einen weiteren
Weg für die Möglichkeit einer strukturellen Festigung von Putzen auf
calcitischer Basis.
Neu ist in diesem Zusammenhang das Material Calciumhydroxid-Sol für
eine Festigung auf calcitischer Basis, das im Rahmen dieser Arbeit auf
seine Anwendbarkeit untersucht werden soll. Die Entwicklung des
Materials von IBZ-Freiberg, Ingenieurbüro Dr. Ziegenbalg GbR, begann
2005 und seit dem Herbst 2006 wird es unter dem Produktnamen
CaLoSiL dem Restaurierungsmarkt angeboten. Bei Calciumhydroxid-Sol
handelt es sich um eine kollodiale Dispersion von 50-250 nm großen
Calciumhydroxidpartikeln in Ethanol. Es zeichnet sich gegenüber den
italienischen Nanokalken durch ein anderes Herstellungsverfahren und
eine relativ gute Langzeitstabilität aus.
5 PURSCHE 2002, S. 7.
6 An dieser Stelle seien einige exemplarische Projekte genannt, wie die Forschungen des Institutes für
Steinkonservierung (Mainz) zu „Kalk als ein Bindemittel für die Denkmalpflege“, Untersuchungsreihe des
Brandenburgischen Landesamtes für Denkmalpflege zu „Mittelalterlichen Putzen im Land Brandenburg“,
die Bemühungen des Wiener Bundesdenkmalamtes zur Wiedereinführung von Kalk in der Restaurierung
oder das aktuelle Forschungsprojekt zu Kalkputzen in Lübeck in Zusammenarbeit mit der
Materialprüfanstalt in Bremen.
8

1. Einführung in die Arbeit
In umfangreichen Untersuchungen und Vorversuchen 7 gelang es die
Zusammensetzung des Materials zu modifizieren und das Penetrationsverhalten
soweit zu verbessern, dass generell eine strukturelle Festigung
von Kalkputzen möglich erscheint. Allerdings zeigt sich in der
restauratorischen Anwendung die Problemstellung, dass historische
Kalkputze eine besondere Zusammensetzung und Struktur aufweisen.
Deshalb sollen aus diesem Blickwinkel kurz deren spezifischen Merkmale
herausgestellt und erläutert werden.
1.1 Charakteristika von historischen Kalkputzen
Aus der Sicht des Denkmalpflegers kann man Putz allgemein als der
erhärtete Belag aus Putzmörtel definieren, der an Wänden, Decken und
anderen Bauteilen aufgetragen wird und eine feste Verbindung mit dem
Putzgrund eingeht. Der Putz dient entweder als Unterlage für weitere
Beschichtungen oder als Außenhaut eines Architekturteils, der damit
entsprechend gestaltet werden kann 8 . Betrachtet man Kalkputze aus
petrographischer Sicht, so gleichen sie einem künstlichen Gestein,
bestehend aus mineralischem Bindemittel und verschiedenen Zuschlägen.
Die Aufgabe des Bindemittels ist es, die verschiedenen Zuschlagsmaterialien
miteinander zu verbinden. Die meisten mineralischen
Bindemittel werden durch das Brennen aus bestimmten Gesteinen
gewonnen und danach mehlfein gemahlen. Dadurch wird die reagierende
Oberfläche der Bindemittel um ein Vielfaches vergrößert. Mit diesem
hohen Oberflächenanteil reagieren sie dann sehr leicht mit der Luftfeuchtigkeit
und/oder dem Kohlendioxid der Luft 9 .
Als Zuschlagstoffe für historische Kalkputze wurden häufig ungewaschene
regional anstehende Sande, meist glaziale Ablagerungen, verwendet 10 .
Der Zuschlag besteht meist aus Lockersedimenten, deren Korndurch-
7 Siehe hierzu die Diplomarbeit von KEEDING 2005, die unzugängliche Chemiesemesterarbeit der
Verfasserin und die Diplomarbeit von SCHÖNHOFER 2006.
8 Nach DETTMERING / KOLLMANN 2001, S. 11.
9 ROSS / STAHL 2003, S. 11.
10 WENS 1998, S. 55.
9

1. Einführung in die Arbeit
messer in der Regel 4 mm nicht überschreitet 11 . Das Zuschlagsmaterial
setzt sich hauptsächlich aus Quarz, Feldspäte, Tonminerale und Glimmer
zusammen. Zudem können aber auch Zusätze wie Holzkohle,
Ziegelstückchen, Haare, Stroh und Eisenoxide/-hydroxide enthalten
sein 12 . Solche historischen Zusatzmittel lassen sich entsprechend der
heutigen Zusatzmittel wie folgt einteilen:
Beispiel Wirkung auf die Hydration Gruppe
Blut
Stärke
Zucker
Wein
Milch
Käse
Eier
Buttermilch
Nussöl
Olivenöl
Schmalz
Einbringen von definiertem Porenraum sowie Erhöhung
von Stand- und Abriebfestigkeit
Verlängerung der Abbindezeit
Regulierung der Verarbeitungszeit, Verbesserung des
Haftverbundes der Mörtel mit dem Untergrund
Abdichten von Poren durch Hydrophobierung mittels
Fetten und Ölen, Oberflächenschutz und Glanzeffekt bei
Wandgestaltung
Luftporenbildner
Erstarrungsverzögerer
Betonverflüssiger
Dichtungsmittel
Gips Verkürzung der Abbindezeit Erstarrungsbeschleuniger
Tierhaare
Stroh
Holzkohle
Ziegelmehl
Verhinderung der Rissbildung
Anpassen des Farbtons
Elastizität
Farbton
Tabelle 1: Einteilung historischer Zusatzmittel gemäß der heutigen Zusatzmittel
nach RAUSCHENBACH 1994.
Besonders charakteristisch für mittelalterliche Putzmörtel ist ein deutlicher
Anteil (ca. 5 Vol.%) an Kalkklümpchen 13 , so genannten Kalkspatzen. Dies
sind meist rundliche, weiße Einschlüsse aus feinstem, kreideartigen Calcit
mit gelegentlichen Schalenfragmenten. Sie sind ein deutlicher Hinweis auf
11 Diese Aussage basiert auf den Ergebnissen einer umfangreichen Untersuchung des Brandenburgischen
Landesamtes für Denkmalpflege zu den mittelalterlichen Putzen und Mörtel im Land Brandenburg.
(s. WENS 1998, S. 46.) Die Untersuchungskampagne von 150 Putz- und Mauermörtelproben aus dem
Gebiet Baden-Württemberg, ausgeführt 1996 von SCHÄFER / HILSDORF, zeigte hingegen, dass nicht
selten das Zuschlaggrößtkorn 16 mm und teilweise sogar 32 mm beträgt. (s. SCHÄFER / HILSDORF
1996, S. 52.)
12 WISSER / KNÖFEL 1987, S. 124.
13 Größen von 0,2-6 mm, gehäuft mit Größen zw. 0,6-2 mm.
10

1. Einführung in die Arbeit
das Trockenlöschverfahren des Kalkes 14
zugerechnet.
und werden dem Zuschlag
Das Bindemittel-Zuschlag-Verhältnis historischer Kalkputze liegt durchschnittlich
zwischen 1:2 bzw. 1:3 (Mischungsverhältnis in Raumteilen) 15
und ist somit deutlich bindemittelreicher als die heutigen DIN-Normen für
Putzmörtelgruppen empfehlen 16 .
Putze haben viele Funktionen zu erfüllen, wobei ein signifikanter Unterschied
besteht zwischen der Funktion des Putzes als Malschichtträger,
also als Träger eines Kunstwerkes, und der Aufgabe als Oberflächengestaltung
an einem putztragenden Baudenkmal 17 . Als schützende
Außenhaut erfüllen Putzbeschichtungen sowohl technische als auch
ästhetische Funktionen. Zum Einen dienen sie als mehr oder weniger
stabile Verschleißschicht dem Feuchteschutz eines Gebäudes, zum
Anderen prägen sie zugleich aber auch als Ausdruck von Kunst- und
Handwerkstechniken das Erscheinungsbild und damit den Charakter eines
Baudenkmals entscheidend mit. Eigenfarbigkeit und Struktur eines
Putzes, die vom verwendeten Putzmaterial abhängen, tragen zur
gliedernden Farbgestaltung einer Architektur bei. Damit sind historische
Putze nicht nur ein Zeitdokument, sie stellen auch einen wesentlichen
Bestandteil eines architektonischen Kunstwerks und dessen Wert als
Denkmal dar 18 .
Historische Kalkputze haben an zahlreichen Baudenkmälern eine lange
Haltbarkeit bewiesen. Trotz aller stofflicher Diversifikation von historischen
Kalkmörteln lässt sich dies auf die charakteristischen Gemeinsamkeiten
bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften zurück führen. Die begrenzte
Festigkeit und der geringe Verformungswiderstand eines Kalkputzes
lassen in einem bestimmten Ausmaß Verformungen des Untergrundes
14 ARNOLD 1998, S. 115 und HAMMER 2002, S. 184.
15 WISSER 1989, S. 18; SCHÄFER / HILSDORF 1996, S. 51.
16 Nach DIN 18550-02 sollte das Mischungsverhältnis in Raumteilen für Putzmörtel je nach Bindemittelart
zwischen 1:4 bis 1:8 liegen. QUELLE: IFS-Mitteilung Nr. 10, S. 4.
17 PURSCHE 2004, S. 8.
18 DETTMERING / KOLLMANN 2001, S. 5.
11

1. Einführung in die Arbeit
ohne Rissbildung im Putz zu. Zudem führen die hohe Wasserdampfdiffusionsfähigkeit
und die hohe kapillare Saugfähigkeit zwar zu einer
schnellen Durchfeuchtung, sie ermöglichen aber auch eine schnelle
Trocknung 19 . Diese Faktoren sind wesentliche Gründe für die meist
langfristige Verträglichkeit mit vielen historischen Baustoffen und Baukonstruktionen.
1.2 Themenstellung und Zielsetzung
Das Ziel dieser Arbeit ist es in praktischen Anwendungsversuchen eine
erdenkliche Festigung historischer Putze mit dem Material Calciumhydroxid-Sol
zu überprüfen.
In einem ersten praktischen Versuchsteil ist eine Probefläche an einem
römischen Putz im Museum ROEMERVILLA in Bad Neuenahr-Ahrweiler
angelegt worden. Diese Probefläche stellt die erste Anwendung des
neuen Festigungsmittels unter praxisnahen Rahmenbedingungen dar.
Zudem bietet sie die Möglichkeit in einer Langzeitstudie die Auswirkungen
der Behandlung mit Calciumhydroxid-Sol zu beobachten.
In einem zweiten Versuchsteil wurden die angewendeten Rezepturen der
Probefläche an Kalkputz-Probekörpern überprüft. Die Untersuchungen an
Probekörpern ermöglichen die Durchführung zerstörender Messmethoden,
welche an der Probefläche nicht anwendbar sind. Zusätzlich ist eine
Vergleichsreihe an gleichen Putzprüfkörpern mit einem Fertigprodukt der
Reihe CaLoSiL des gleichen Herstellers durchgeführt worden.
Ein besonderer Blickpunkt liegt bei diesen praktischen Versuchen auf
einer belegbaren Festigkeitssteigerung durch die Behandlung mit
Calciumhydroxid-Sol.
Die Arbeit beinhaltet als Grundlage dieser Untersuchungen einen
eingehenden theoretischen Teil zur Festigkeit von Putzen und zu den
Untersuchungsmethoden. Hier werden die wesentlichen Aspekte, welche
die Festigkeit eines Kalkputzes beeinflussen, untersucht. Neben der
19 AURAS 2004, S. 58.
12

2. Zur Festigkeit von Putzen
Herstellung, der Zusammensetzung und der Applikation, prägen vor allem
die Porosität und die Erhärtungs- oder Kristallisationsmechanismen die
Festigkeit. Um einen entfestigten historischen Putz sinnvoll behandeln zu
können, ist diese Analyse des Zusammenspiels von den Einflussfaktoren
der Festigkeit und den einwirkenden Schadensmechanismen essentiell.
Es hat sich gezeigt, dass in der Forschung diese Einzelaspekte bislang
nicht in einem Gesamtkontext betrachtet werden. Die vorliegende Arbeit
nimmt daher die Gesichtspunkte der Putzfestigung zusammenhängend in
den Blick und stellt damit eine erste Bestandserfassung dieser speziellen
Thematik her.
2. Zur Festigkeit von Putzen
Die Festigkeit eines Kalkputzes ist abhängig von seiner Herstellung, der
daraus folgenden Zusammensetzung und seiner Applikation.
Die Herstellung beinhaltet die Auswahl der Putzkomponenten Zuschlag
und Bindemittel und die Festlegung des Verhältnisses dieser zueinander
in Verbindung mit dem Anmachwasser des Putzmörtels. Die daraus
folgende chemische und mineralogische Zusammensetzung ist
entscheidend für die physikalischen und mechanischen Eigenschaften
eines Putzgefüges. Jedoch erst die fehlerfreie Applikation des Putzmörtels
ermöglicht dann die Dauerhaftigkeit und Festigkeit eines Putzes.
Diese drei Faktoren – Herstellung, Zusammensetzung und Applikation –
haben unterschiedlichen Einfluss auf die Festigkeit. Sie werden im
Folgenden einzeln aufgeführt. Dabei hat das Bindemittel eines Putzes
einen besonderen Stellenwert unter den Einflussfaktoren auf seine Festigkeit.
Aus diesem Grund wird diese Komponente im Abschnitt 2.2
gesondert betrachtet.
2.1. Herstellung, Zusammensetzung und Applikation
Die erfolgreiche Herstellung beginnt mit der richtigen Auswahl der
einzelnen Komponenten eines Putzes: Zuschlag und Bindemittel.
13

2. Zur Festigkeit von Putzen
Für die Komponente Zuschlag sind es vor allem schädliche Bestandteile,
die das Erhärten von Bindemittel bzw. Mörtel behindern oder deren
Festigkeit und Dichte herab setzen. Darüber hinaus können solche
schädlichen Bestandteile auch zu Abplatzungen und Verfärbungen führen.
Schädliche Stoffe in Zuschlägen sind:
• „abschlämmbare Bestandteile“ 20 – Zuschläge mit einem Durchmesser

2. Zur Festigkeit von Putzen
Menge an Wasserzusatz erhöht das Schwinden und Schrumpfen eines
Putzmörtels beim Erhärten und verhindert den Verbund zwischen
Zuschlag und hydratisiertem Bindemittel. Zudem wird die Widerstandsfähigkeit
gegenüber Frost-Tau-Wechseln erniedrigt.
Die chemische und mineralogische Zusammensetzung des Mörtels wird
sowohl durch die Verteilung der Zuschlagsfraktionen bestimmt als auch
durch das Bindemittel-Zuschlag-Verhältnis. Bei der Rezeptur ist vor allem
die Sieblinie des Zuschlags zu beachten. Sie sollte sehr stetig und nicht zu
steil sein, denn daraus ergibt sich eine für die Carbonatisierung optimale
Porosität des Mörtels 22 . Ein zu großer Feinanteil (Zuschlagsgröße
0,063 mm und kleiner) in der Sieblinie steigert den Bedarf des Anmachwassers
und bringt die schon aufgeführten negativen Einflussfaktoren mit
sich. Die Gesamtporosität eines Putzmörtels steht in engem Zusammenhang
mit der potentiellen Kohlensäureaufnahme bei der Erhärtung. Dieser
wichtige Aspekt wird im Abschnitt 2.2.1.2 genauer dargestellt.
Neben der Herstellung und Zusammensetzung eines Putzgefüges ist die
fehlerfreie Applikation eines Putzmörtels ein weiterer maßgeblicher Faktor
für seine spätere Haltbarkeit und Festigkeit.
Eine schnelle und vollständige Carbonatisierung ist für die erfolgreiche
Applikation von Kalkmörteln entscheidend. Rezeptur, Applikation und
Nachbehandlung müssen darauf ausgerichtet sein. Des weiteren ist für die
Applikation die allgemein gültige Putzregel zu berücksichtigen, wonach die
einzelnen Putzlagen von der Festigkeit des Untergrundes ausgehend
nach außen zunehmend weniger fest werden sollen, bzw. die einzelnen
Putzlagen höchstens die gleiche Festigkeit haben sollen 23 . Ein abdichtendes
Nachwaschen und -reiben der Putzoberfläche ist zu vermeiden, insofern
es nicht zur Nachstellung einer speziellen Oberflächenstruktur nötig
ist, da dadurch die Oberflächenschicht deutlich fester und dichter wird als
der darunter liegende Putz. Durch die Unterschiede in den physikalischen
22 Vgl. IFS- Mitteilung Nr. 10; DIECKMANN 1936, S. 3 ff.
23 Nach ROSS / STAHL 2003, S. 87.
15

2. Zur Festigkeit von Putzen
Eigenschaften von Oberfläche und Putz können Folgeschäden in Form
von Feuchteflecken, Rissbildungen und Putzabplatzungen hervorgerufen
werden 24 .
In den ersten Wochen nach ihrer Applikation weisen Kalkmörtel eine unzureichende
Beständigkeit gegen Frost auf 25 . Dies sollte für den Zeitpunkt
der Applikation berücksichtigt werden.
Die Nachbehandlung eines Kalkputzes hat sich nach dem Außenklima zu
richten. Infolge einer zu schnellen Trocknung fehlt Wasser als Transportmedium
für die chemischen Abbindereaktionen und der Putz bleibt weich
und zeigt eine sandige Konsistenz. Dies bezeichnet man als
Verbrennen 26 . Eine zu hohe Durchfeuchtung hat ebenfalls eine unvollständige
Carbonatisierung zur Folge 27 .
2.2 Bindemittel und Bindemittelporosität
Ausschlaggebend für das Zusammenspiel der einzelnen Parameter –
Bindemittel, Zuschlag und Bindemittel-Zuschlag-Verhältnis – in Bezug auf
die Festigkeit eines Putzes, ist in erster Linie das Bindemittel. Die Putzmörtelfestigkeit
ist von der Festigkeit der Bindemittelmatrix abhängig, da
diese das Bindeglied im Verbundsystem Mörtel ist. Die Bindemittelfestigkeit
wiederum wird bestimmt von der Art des Bindemittels und seiner
theoretischen Festigkeit aufgrund der vorliegenden chemischen Bindungskräfte
einerseits und vom Porenvolumen der Bindematrix andererseits.
Letzteres wird daran deutlich, dass die Druckfestigkeit eines Putzes mit
sinkender Bindemittelporosität ansteigt 28 .
Die Bindemittelporosität wird primär von der Art des Bindemittels
bestimmt. Sumpfkalkmörtel weisen in Analysen zur offenen Porosität mit
Werten zwischen 31 und 36 Vol.% die höchsten Porositäten auf.
24 AURAS 2004, S. 62.
25 AURAS 2004, S. 61.
26 AURAS 2004, S. 59.
27 AURAS 2004, S. 60.
28 SCHÄFER / HILSDORF 1996, S. 55-56.
16

2. Zur Festigkeit von Putzen
Hydraulische Kalkmörtel zeigen hingegen mit Werten von 25 bis 27 Vol.%
die niedrigsten Porositätswerte 29 und können folglich höhere Festigkeitswerte
erzielen.
Weitere maßgebliche Faktoren für die Porosität und die sich daraus ausbildende
Porenstruktur ist der Wassergehalt des Frischmörtels und das
Mischungsverhältnis. Die Art des verwendeten Bindemittels, die Art und
der Kornaufbau des Zuschlagsmaterials, sowie die mengenmäßige
Zusammensetzung dieser beiden Komponenten bestimmen im Wesentlichen
den Wasseranspruch des Frischmörtels. Daraus ergibt sich der so
genannte erforderliche Wasser/Bindemittel-Wert zur Erzielung der
gewünschten Verarbeitbarkeit eines Putzmörtels. Mit sinkendem Bindemittelgehalt
in der Mörtelmischung steigt der erforderliche Wasser/Bindemittel-Wert
30 . Auch hier wiederum lässt sich eine spezifische Abhängigkeit
zur Bindemittelart feststellen. Der Wasser/Bindemittel-Wert für hydraulischen
Kalk ist am niedrigsten, der für Sumpfkalk ist am höchsten. Dies
begründet sich mit den spezifischen Oberflächen der Bindemittel. Je
kleiner die Partikelgröße, desto größer ist seine spezifische Oberfläche,
und desto größer ist somit bei gleich bleibendem Zuschlag auch der
Wasseranspruch bei der Frischmörtelherstellung 31 . Außerdem wird der
Wasseranspruch in entscheidendem Maße von der Kornzusammensetzung
und dem Größtkorn des Zuschlags bestimmt.
Im Gegensatz zu den Zementmörteln ist das Anmachwasser bei Kalkmörteln
nicht unmittelbar an der chemischen Erhärtungsreaktion beteiligt.
Es wird durch die Austrocknung nahezu vollständig, bzw. im Fall der
hydraulischen Kalkmörtel zum überwiegenden Teil, unter Hinterlassung
von leeren Poren wieder abgegeben. Entsprechend dem sinkenden
Wasser/Bindemittel-Wert des Frischmörtels nimmt daher die Porosität und
das damit verbundene Porenvolumen der Bindemittelmatrix mit steigen-
29 SCHÄFER / HILSDORF 1996, S. 54.
30 SCHÄFER / HILSDORF 1996, S. 53.
31 SCHÄFER / HILSDORF 1996, S. 53.
17

2. Zur Festigkeit von Putzen
dem Bindemittelgehalt im Mörtel ab 32 . Daraus folgt, dass mit sinkendem
Wasser/Bindemittel-Wert und steigendem Bindemittelgehalt die Festigkeit
eines Putzes zunimmt.
Für die elastischen Kennwerte der Bindemittelmatrix ergeben sich dieselben
Zusammenhänge mit der Porosität wie bei der Druckfestigkeit.
Vergleichbar mit der Druckfestigkeit wird auch der E-Modul des Putzmörtels
durch den E-Modul seiner Komponenten des Zuschlags und der
Bindemittelmatrix bestimmt. Für dieselbe Zuschlagsart ist daher mit
steigender Druckfestigkeit auch eine Erhöhung des E-Moduls anzunehmen
33 .
Vielfache Analysen von historischen Putzsystemen ergaben, dass deren
Bindemittel vorwiegend aus carbonatisch erhärtendem Luftkalk bestanden,
bzw. aus Kalkmörtel mit natürlich hydraulischen Anteilen 34 .
Aus diesem Grund wird im Folgenden sowohl auf die Luftkalke als auch
auf die hydraulischen Kalke eingegangen. Es werden deren Erhärtungsmechanismen
und die damit verbundenen Einflussfaktoren auf die
Festigkeit genauer erläutert.
2.2.1 Luftkalk
Luftkalke (Weißkalk und Dolomitkalk) sind Kalke, die vorwiegend aus
Calciumoxid oder Calciumhydroxid bestehen und unter Einwirkung von
atmosphärischen Kohlenstoffdioxid an der Luft langsam erhärten.
Zur Herstellung wird der im Steinbruch gewonnene Kalkstein CaCO 3 durch
Brennen bei ca. 1000 bis 1200 °C in gebranntem Kalk CaO umgewandelt.
Durch das so genannte Löschen, man unterscheidet zwischen Nasslöschund
Trockenlöschverfahren, wird daraus im weiteren Verlauf der gelöschte
Kalk Ca(OH) 2 . Beim Löschprozess zerfällt der stückige Branntkalk infolge
der Volumenvergrößerung (Dichteänderung von 3,34 auf 2,24 g/cm 3 ) zu
mikrokristallinen Kalkhydratteilchen.
32 SCHÄFER / HILSDORF 1996, S. 55; BÖTTGER / KNÖFEL 1996, S. 796.
33 SCHÄFER / HILSDORF 1996, S. 56.
34 Vgl. SCHÄFER / HILSDORF 1996, S. 51; ARNOLD 1998, S. 11.
18

2. Zur Festigkeit von Putzen
Bei den Luftkalken wird nach der Löschwassermenge unterschieden in
Kalkhydrat (= gelöschte Kalke, die vorwiegend aus Calciumhydroxid
bestehen) und Kalkteig (= gelöschte Kalke, die mit Wasser zu einer
gewünschten Konsistenz vermischt sind und ebenfalls vorwiegend aus
Calciumhydroxid bestehen 35 ).
Die Teilchengröße des Calciumhydroxids ist von der Art des Löschens
abhängig. So zeigen nassgelöschte Kalkhydrate kleinere Korngrößen auf
als trockengelöschte. Auch die Eigenschaften des Branntkalkes, die
Löschtemperatur und die Beschaffenheit des Löschwassers haben Einfluss
auf die Korngröße, die von 0,01 µm bis mehr als 10 µm betragen
kann 36 .
Durch die Erhärtung schließt sich der Kalkkreislauf, d.h. ausgehend von
CaCO 3 als Rohstoff in der Form des Kalksteines entsteht über die Stufen
Branntkalk (CaO) und Löschkalk (Ca(OH) 2 ) wiederum CaCO 3 als Erhärtungsprodukt.
Die carbonatische Erhärtung von Luftkalkmörteln lässt sich vereinfacht mit
der chemischen Formel
Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O
darstellen.
Das Calciumhydroxid reagiert mit Kohlendioxid der Luft zu Calciumcarbonat,
wobei Wasser freigesetzt wird.
Dieser Erhärtungsmechanismus stellt allerdings einen sehr komplexen
Abbindeprozess dar, welcher sich aus verschiedenen Reaktionsabläufen
und Kristallisationsvorgängen zusammensetzt. Da die carbonatische
Erhärtung auch gleichzeitig dem Erhärtungsmechanismus des hier
untersuchten Festigungsmittels Calciumhydroxid-Sols (CaLoSiL) entspricht,
wird im Folgenden dieser Reaktionsvorgang genauer betrachtet.
35 STARK / WICHT 2000, S. 334.
36 STARK / WICHT 2000, S. 326.
19

2. Zur Festigkeit von Putzen
2.2.1.1 Carbonatische Erhärtung
Die carbonatische Erhärtung 37 lässt sich in drei verschiedene Stadien
unterteilen. Diese zeitlichen Stadien erstrecken sich örtlich nicht unbedingt
gleichmäßig über den ganzen Mörtelquerschnitt, sie verlaufen jedoch in
einer einigermaßen geraden Front von Außen nach Innen.
Die erste Voraussetzung für alle Erhärtungsstadien ist die Auflösung des
mit der Luft in das Putzgefüge eindiffundierenden Kohlendioxids in der
dünnen Schicht flüssigen Wassers auf den Porenwänden und die
Dissoziation der entstehenden Kohlensäure.
Die Porenwände im Kalkmörtel bestehen zum überwiegenden Teil aus
Körnern von Calciumhydroxid mit einem Durchmesser von 0,01 bis 5 µ. Im
Anfangsstadium 38 sind sie bei optimalem Feuchtigkeitsgehalt bedeckt mit
einer annähernd gesättigten, praktisch vollständig dissoziierten Lösung
von Calciumhydroxid. Diese Lösung reagiert mit der Kohlensäure. Es
bildet sich nun Calciumcarbonat, dass sich aufgrund seines niedrigen
Löslichkeitsproduktes abscheidet.
Ca ++ + OH - -
+ HCO 3 CaCO 3(fest) + H 2 O
Die Menge des umgesetzten Calciumhydroxids hängt in diesem Stadium
ausschließlich von dem Angebot an Kohlensäure ab. Bei Temperaturen
unter 29 °C bildet sich als CaCO 3 -Modifikation Calcit, bei Temperaturen
über 29 °C kann auch Aragonit auftreten. Durch steigende Temperaturen
verlangsamt sich die carbonatische Erhärtung, bzw. deren Anfangsstadium,
da dadurch die Löslichkeit von CO 2 , Ca(OH) 2 und CaCo 3
verringert wird. Calcit und Aragonit besitzen ein größeres Molvolumen als
ihr Ausgangsmaterial Calciumhydroxid, und so wirkt sich diese Volumenzunahme
auf die Kapillarstruktur des Mörtels aus, allerdings nur
unwesentlich auf die Gesamtporosität. Daher ist mit dieser Volumen-
37 Beschreibung der carbonatischen Erhärtung nach NEY 1966.
38 NEY 1966, S. 11-12.
20

2. Zur Festigkeit von Putzen
zunahme keine Treib-Wirkung verbunden, welche die Mörtelfestigkeit
herabsetzen würde.
Das Anfangsstadium der Carbonatisierung wird im weiterem Verlauf durch
Schwankungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit oft unterbrochen,
grundsätzlich ändert sich jedoch nichts am Reaktionsablauf, solange noch
aus der unter dem Wasserfilm liegenden Bindemittelschicht Calciumhydroxid
aufgelöst wird und mit dem eindiffundierten, gelösten CO 2
reagieren kann. Die in einem bestimmten Zeitraum oder pro cm 2 Porenoberfläche
ausgefällte Calcitmenge nimmt stetig ab, bis ein Übergangstadium
erreicht wird.
Im Übergangsstadium 39 ist der größte Teil des an Porenräume angrenzenden
Bindemittels während des Anfangsstadiums der Erhärtung in Calcit
umgewandelt worden. Nur im Kern besonders dichter oder großer Bindemittelpartien
sind noch Reste von Ca(OH) 2 erhalten geblieben. In den
bereits carbonatisierten Gefügebereichen entsteht aus Kohlensäure und
Calcit eine Lösung von Calciumbicarbonat. Wenn in diese Lösung eine
Lösung von Ca(OH) 2 eindiffundiert, so erfolgt die Ausfällung von CaCO 3 .
Dieser Übergangszustand tritt im Mörtelgefüge nur örtlich und im
Vergleich zum Anfangs- und Endstadium relativ kurzzeitig auf. Sobald das
gesamte Ca(OH) 2 in CaCO 3 umgewandelt ist, befindet sich die carbonatische
Erhärtung im Endstadium, in dem sich die chemischen Vorgänge im
Mörtel verlangsamen.
Im Endstadium 40 der carbonatischen Erhärtung geht das Calciumcarbonat
in dem an den Porenwänden lagernden Wasser zu einem geringen Teil in
Lösung (13 mg/l).
CaCO 3(fest) + H 2 O (flüssig) Ca ++ + OH - + HCO 3
-
(gelöst)
39 NEY 1966, S. 13.
40 NEY 1966, S. 13.
21

2. Zur Festigkeit von Putzen
Bei ausreichendem CO 2 -Angebot entstehen im Mörtel nun Lösungen von
Calciumbicarbonat, deren Ca-Konzentration jedoch stark von der
Temperatur und vom CO 2 -Partialdruck abhängt:
CaCO 3(fest) + H 2 O + CO 2(gelöst) Ca ++ + 2HCO 3
-
(gelöst)
Bei Verdunsten des Wassers aus dem Mörtelgefüge, bei Abnahme des
Co 2 -Partialdrucks und bei Zunahme der Temperatur verläuft die Reaktion
von rechts nach links ab und es scheidet sich wieder CaCO 3 in fester
Form aus, je nachdem, ob die Temperatur unter oder über 29 °C liegt, als
Calcit, bzw. Aragonit.
2.2.1.2 Einflussfaktoren der Carbonatisierung
Die Luft enthält, mit geringen Abweichungen, etwa 0,03 Vol.% Kohlensäure,
oder auch 0,5 g/m 3 41 . Demnach sind zur vollständigen
Carbonatisierung einer Mörtelschicht von 1x1 m Fläche und einer Dicke
von 1 cm ca. 1800 m 3 Luft notwendig 42 . Eine grundsätzliche Voraussetzung
für die Erhärtung stellt somit das Eindringen von Kohlendioxid
bzw. kohlendioxidhaltiger Luft in das Mörtelgefüge dar. Allein daraus
bedingt sich, dass es sich bei der carbonatischen Erhärtung um einen
sehr langwierigen Prozess handelt. Es kann Monate bzw. Jahre dauern,
bis ein Kalkputz vollständig durchcarbonatisiert ist. Zudem ist eine erfolgreiche
und vollständige Carbonatisierung von einigen weiteren
wesentlichen Einflussfaktoren abhängig.
In Laborversuchen 43 zeigte sich, dass erst am sechsten Tag die
Kohlensäureaufnahme der Versuchsprüfkörper steil anstieg (bis zum
41 HENKEL 1955, S. 389.
42 NEY 1966, S. 10.
43 In einem Laborversuch von HENKEL ist an Kalkmörtelprismen (4x4x16 cm) die Kohlensäureaufnahme in
Abhängigkeit zu den einzelnen Stadien der carbonatischen Erhärtung beobachtet worden. Die
Kohlensäureaufnahme wurde mit einem Ultrarotabsorptionsschreiber gemessen. Vgl. HENKEL 1955,
S. 389.
22

2. Zur Festigkeit von Putzen
Maximum) und danach langsam und stetig wieder abnahm. Hieraus wird
ersichtlich, dass für eine erfolgreiche carbonatische Erhärtung ein
optimaler Feuchtigkeitsgehalt im Porengefüge notwendig ist. Die Angaben
schwanken zwischen 0,5 bis 1 % 44 und 0,8 bis 4 % 45 kondensiertes
flüssiges Wasser im Mörtel. Bei geringeren oder höheren Wassergehalten
wird nur sehr wenig oder gar kein CO 2 mehr aufgenommen. Die
Kornoberflächen im Mörtel müssen mit einer weitgehend zusammenhängenden
Schicht von kondensiertem oder adsorbiertem Wasser
überzogen sein, die so dick sein muss, dass gelöste Stoffe in ihr wandern
können und nicht so dick sein darf, dass sie Poren verstopft und damit die
Gasdiffusion beeinträchtigt 46 .
Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die Kapillarstruktur eines Mörtels,
welche vor allem von der Korngrößenverteilung, der Menge und Verteilung
des Anmachwassers und der Verarbeitung des Mörtels abhängig ist. Im
Laborversuch wurde bei einem Mischungsverhältnis von 1:1 eine intensivere
Kohlensäureaufnahme beobachtet als bei 1:3 oder 1:5 (in
Raumteilen) 47 . Poröse Zuschlagstoffe wirken sich begünstigend auf das
Aufnahmeverhalten von Kohlensäure aus 48 . Die porösen Zuschlagstoffe
stellen gewissermaßen ein Feuchtigkeitsreservoir dar, so dass der Mörtel
nicht nur nach Außen, sondern auch an den Zuschlagstoff Feuchtigkeit
abgeben kann. Zusätzlich entsteht infolge der erhöhten Porosität des
Mörtels ein besseres Diffusionsvermögen von wassergelöstem CO 2 in die
Kapillaren 49 .
Ein Zusatz von Frostschutzmittel im Kalkmörtel verzögert die Erreichung
des optimalen Feuchtigkeitsgehaltes durch den Zusatz hygroskopischer
44 HENKEL 1955, S.389.
45 NEY 1966, S. 10.
46 NEY 1967, S. 432.
47 HENKEL 1955, S. 390.
48 HENKEL 1955, S. 390.
49 Vgl. hierzu VAN BALEN / VAN GEMERT 1994, S. 393, bzw. DIECKMANN 1936, S. 3 ff.
23

2. Zur Festigkeit von Putzen
Bestandteile und somit auch das Beginnen der Kohlensäureaufnahme und
folglich der Carbonatisierung 50 .
Die optimale Temperatur für carbonatische Erhärtung liegt bei 20 °C 51 . Bei
einer zu hohen Temperatur wird eine Kondensation von Wasser und eine
hinreichende Auflösung von Kohlendioxid unterbunden 52 .
Falsche bautechnische Maßnahmen, wie zu früh aufgetragene dichte und
wasserabweisende Anstriche, verhindern einen ungestörten und vollständigen
Ablauf der carbonatischen Erhärtung eines Luftkalkmörtels 53
und damit die Ausbildung seiner angestrebten Festigkeit und Haltbarkeit.
2.2.1.3 Einfluss der Kristallisationsvorgänge
Die Erhärtung von Luftkalkmörteln basiert auf verschiedenen Kristallisationsvorgängen.
Der Kristallisationsvorgang der Calcitbildung hat dabei
einen wesentlichen Einfluss auf die carbonatische Erhärtung und damit
auch auf die spätere Putzfestigkeit 54 .
Bei gemäßigt-feuchten Klima tritt bei der carbonatischen Erhärtung
ausschließlich Calcit als Kristallstruktur von Calciumcarbonat auf 55 . Die
Kristalle des Calcits gehören den ditrigonal-skalenoedrischen Kristallklassen
an, zu deren Formen neben der Basis und hexagonalen Prismen
auch verschieden steile bzw. flache Rhomboeder und Skalenoeder
gehören. Tracht und Habitus der natürlichen Calcitkristalle hängen von
den physikalisch-chemischen Bedingungen bei ihrer Bildung ab, also von
der Temperatur, dem Gesamtdruck und CO 2 -Partialdruck, der Konzentration
der Lösung und der Gegenwart von Lösungsgenossen 56 .
50 HENKEL 1955, S. 391.
51 VAN BALEN / VAN GEMERT 1994, S. 394.
52 NEY 1967, S. 433.
53 Vgl. hierzu Ney 1967, S. 433 ff.
54 NEY 1966, S. 14.
55 Die Bestandteile der chemischen Verbindung Calciumcarbonat (Ca ++-Ionen und CO3--Ionen) können die
drei unterschiedlichen Kristallstrukturen Calcit, Aragonit und Vaterit bilden. (s. NEY 1967, S. 429)
56 NEY 1967, S. 429.
24

2. Zur Festigkeit von Putzen
Infolge der carbonatischen Erhärtung wandeln sich die gleich großen
Kügelchen von Calcit sehr rasch in Rhomboeder um. Aus diesem relativ
kurzen Zwischenstadium entstehen, offenbar durch starke Zunahme der
Kristallkeime, nach allen Seiten strahlige oder fächerförmig wachsende,
sphärolithische Kristallaggregate von Calcit, welche bei Gegenwart von
Calciumsulfat feiner ausgebildet sind 57 .
Abb. 1: Sphärolitische Kristallaggregate im Endstadium
der Erhärtung. Quelle: NEY 1967, S. 433.
Die Bildung von Calcit ist mit einer Volumenzunahme von 11,65 Vol.%
verbunden 58 . Diese Volumenzunahme und die Ausbildung von zigarrenoder
spindelförmigen Kristallen oder Kristalliten, die sich gegenseitig
durchdringen und an vielen Stellen miteinander verwachsen, bewirken
eine Verzahnung zu einem stabilen Geflecht. Dadurch kommt es zur Ausbildung
einer Kapillarstruktur in feineren Porenräumen und zur
Überbrückung feiner Risse. In Bezug auf Festigkeit, Elastizität und Diffusionsfähigkeit
entsteht so ein optimales Gefüge des Bindemittels im Gerüst
der Sandkörner 59 .
57 NEY 1967, S. 431.
58 Die Bildung von Aragonit hingegen ist mit einer Volumenzunahme von 3,32 Vol.% verbunden.
NEY 1966, S. 12.
59 NEY 1966, S. 73.
25

2. Zur Festigkeit von Putzen
2.2.2 Hydraulische Kalke
Die Forschung im Denkmalpflegebereich 60 hat in den vergangenen Jahren
verstärkt das Augenmerk auf die wissenschaftliche Untersuchung von
hydraulischen Kalken gerichtet.
Hydraulische Kalke und natürlich hydraulische Kalke sind Baukalke, die
vorwiegend aus Calciumsilikaten, Calciumaluminaten und Calciumhydroxid
bestehen 61 . Zu ihrer Herstellung werden tonmineralhaltige
Kalksteine verwendet, die mit steigendem Tonmineralanteil als mergelige
Kalksteine (4-10 % Tonminerale), Kalksteinmergel (10-25 % Tonminerale)
oder Mergel (25-60 % Tonminerale) bezeichnet werden 62 . Gebrannt
werden die hydraulischen Kalke unterhalb der Sintergrenze bei
Temperaturen von 1000 °C bis maximal 1200 °C. Unter Sinterung versteht
man das Stückigmachen feinkörniger Stoffe durch Erhitzen auf Temperaturen
unterhalb der Schmelztemperatur. Beim Brennen entsteht zudem
Calciumoxid, welches beim Löschen mit Wasser zu Calciumhydroxid
reagiert und dann später carbonatisch erhärtet, d.h. unter Aufnahme von
Kohlendioxid aus der Luft (vgl. Abschnitt 2.2.1). Man unterscheidet
zwischen hydraulischem Kalk und hochhydraulischem Kalk (nach
DIN 1060) 63 . Hydraulischer Kalk wird aus Kalksteinmergel durch Brennen
unterhalb der Sintergrenze hergestellt und verfestigt sich durch Zusammenwirken
von Carbonatisierung und vorwiegend hydraulischer
Erhärtung. Hochhydraulischer Kalk wird aus mergeligem Kalkstein (durch
Brennen unterhalb der Sintergrenze) und dem Zusatz von latent hydraulischen
oder puzzolanischen Stoffen zum gebrannten Produkt, bzw. durch
Zumischen im Werk von latent hydraulischen, puzzolanischen oder
hydraulischen Stoffen zu Luftkalken und Wasserkalken hergestellt. Er
erhärtet vorwiegend hydraulisch.
60 Vor allem die Forschungsarbeit des Institutes für Steinkonservierung (Mainz) ist in diesem Zusammenhang
zu nennen.
61 STARK / WICHT 2000, S. 335.
62 STRÜBEL et al. 1998, S. 1.
63 STRÜBEL et al. 1998, S. 3.
26

2. Zur Festigkeit von Putzen
Puzzolane sind natürliche oder künstliche Stoffe (z.B. vulkanische Erde,
Trass, Tonziegel, Flugasche aus Kohlekraftwerken und Eisenhüttenschlacke),
die reaktive Kieselsäure enthalten und mit denen Kalk
chemisch reagiert 64 .
Die hydraulischen Kalke erstarren und erhärten unter Wasser. Dies beruht
auf den enthaltenen Mineralphasen, die hydraulisch (d.h. unter Aufnahme
von Wasser) unter der Bildung von wasserbeständigen Produkten
erhärten.
Ca(OH) 2 + 2SiO 2 · H 2 O 3CaO · 2SiO 2 · 3H 2 O
Calciumhydroxid Kieselsäure Tricalcium-Disilikat-Hydrat
Die beim Brennen von tonhaltigen Kalksteinen gebildeten Calciumsilikate
und -aluminate sind Verbindungen eines starken basischen Kations und
eines schwachen sauren Anions. Bei Kontakt mit Wasser werden diese
durch die Hydrolyse in Kation und Anion aufgespalten. Die Spaltprodukte
gehen unter Einlagerung von Wasser eine neue Verbindung ein (Hydratation),
wobei OH-Ionen frei werden. Die sich bildenden Hydrate (CSHund
CAH-Phasen) sind feinstkristalline, dichte, verfilzte Verbindungen, die
für die Festigkeitssteigerung verantwortlich sind 65 .
Die optimale Bedingung für die hydraulische Erhärtung ist eine langanhaltende
Feuchte. Gegenüber der Carbonatisierung von Luftkalkmörteln
zeigen hydraulische Kalkmörtel von Beginn an eine relativ hohe Co 2 -
Aufnahme, die kontinuierlich über die Zeit abnimmt 66 . Aufgrund der
wasserverbrauchenden Hydratation sind hier die Carbonatisierungsbedingungen
bereits von Anfang an gewährleistet. Einmal unterbrochen
kommt die hydraulische Erhärtungsreaktion allerdings gar nicht oder nur
vermindert wieder in Gang 67 .
64 KRAUS 2004, S. 5.
65 KRAUS 2004, S. 5-6.
66 KRAUS et al. 2001, S. 14.
67 Vgl. hierzu KRAUS et al. 2001, S. 13 oder KRAUS 2004, S. 6.
27

2. Zur Festigkeit von Putzen
Ein Maß für die Hydraulizität eines natürlichen hydraulischen Kalkes ist
der Zementationsindex (nach Boyton 1980), welcher sich aus der
chemischen Zusammensetzung berechnen lässt 68 . Die mineralische
Zusammensetzung eines hydraulischen Kalkes hat demnach einen
wesentlichen Einfluss auf sein Hydratationsverhalten. So bewirkt z.B. das
Klinkermineral Alit eine schnellere Hydratation und dementsprechend eine
erhöhte Frühfestigkeit 69 .
Hydraulische Kalke erhalten in der Restaurierung einen zunehmenden
Stellenwert. Einige Vorteile des Bindemittels Kalk mit natürlichen hydraulischen
Anteilen stellen sich wie folgt dar 70 :
• Ungemischtes Bindemittel
• Ausreichende Frühfestigkeit
• Keine zu hohe Endfestigkeit
• Der für Kalkmörtel typische niedrige E-Modul
• Gute Verarbeitungseigenschaften durch kollodiale
Kieselsäureverbindungen
• Gute Witterungsbeständigkeit
Im Hinblick auf die Festigkeit von Kalkputzen mit geringen hydraulischen
Anteilen lässt sich festhalten, dass diese nach vollständiger Carbonatisierung
messbare Druckfestigkeiten von bis zu 10 N/mm 2 erreichen
können 71 . Die Druckfestigkeit und E-Moduli der Kalke steigen mit
zunehmendem Hydrauleanteil 72 an.
68 KRAUS et al. 2001, S. 3.
69 KRAUS et al. 2001, S. 5 und 11.
70 STRÜBEL et al. 1998, S. 5.
71 Reine Luftkalkputze weisen Druckfestigkeiten zwischen 1,2 und 2,3 N/mm2 auf.
Vgl. SCHÄFER / HILSDORF 1996, S. 55.
72 WINNEFELD 2004, S. 117.
28

2. Zur Festigkeit von Putzen
Allerdings können hydraulische Kalke je nach ihrer Zusammensetzung
deutliche C 3 A-Gehalte aufweisen. Daher ist ihre Verwendung an Objekten
mit starker Sulfatbelastung problematisch 73 .
2.3 Untersuchungsmethoden zur Festigkeit
Voraussetzung für die Entwicklung von Konservierungskonzepten ist eine
gewissenhafte Bestand- und Zustandserfassung. Dies gilt auch für
Festigungsmaßnahmen, da gerade hier die Gefahr von Fehlanwendungen,
z.B. die Überfestigung einzelner Gefügezonen oder die Ausbildung
überhärteter Schalen, gegeben ist. Um den Festigkeitsverlauf in verwitterter
Bausubstanz bestimmen zu können, war man in der Vergangenheit
auf die Entnahme einer statistisch ausreichenden Anzahl von Proben,
unter anderem auch Bohrkerne mit 5 cm Durchmesser, angewiesen. In
den meisten Fällen ist eine Zerstörung der Originalsubstanz durch einen
solchen Eingriff natürlich nicht tolerierbar. In den letzten Jahren wurde
daher vermehrt auf die Entwicklung zerstörungsarmer bzw. zerstörungsfreier
Untersuchungsmethoden gesetzt.
Zum Nachweis der Festigkeit eines Putzes gibt es diverse Untersuchungsmethoden.
Teilweise handelt es sich hierbei, wie schon erwähnt, um
zerstörungsfreie bzw. zerstörungsarme Untersuchungen, welche somit
auch am Objekt anwendbar sind. Andere wiederum sind nicht zerstörungsfrei
und eignen sich nur für die Anwendung an eigens dafür
vorgesehenen Prüfkörpern.
Mikroskopische Untersuchungsmethoden 74 ermöglichen einen genauen
Einblick in Struktur und Zusammensetzung des zu behandelnden Putzgefüges.
Somit geben sie Aufschluss über den Gefügezusammenhalt und
damit auch in begrenztem Umfang über die Festigkeit. Des weiteren
ermöglichen diese Untersuchungsformen eine Überprüfung der
Eindringtiefe eines Festigungsmittels. In diesem Zusammenhang steht
73 WINNEFELD 2004, S. 117.
74 Hierzu zählen unter anderem die Mikroskopie mit Auflicht, die Dünnschliffmikroskopie und die
Rasterelektronenmikroskopie.
29

2. Zur Festigkeit von Putzen
außerdem die klassische, chemische Putzanalyse. Auch sie dient der
Charakterisierung des Putzgefüges und der Putzzusammensetzung.
Absolute Werte zur Festigkeit eines Putzes und zur Festigkeitssteigerung
können mit diesen Verfahren nicht bestimmt werden. Aus diesem Grund
finden sie im Rahmen dieser Arbeit keine weitere Betrachtung.
Untersuchungsmethoden zur Haftzugfestigkeit und Haftscherfestigkeit
dienen der Beurteilung des Verbundverhaltens zwischen Putz und Putzträger.
Messungen zur Abriebfestigkeit und des Oberflächenabriebs
prüfen lediglich die Putzoberfläche bzw. die oberste Schicht des Putzgefüges.
Somit lassen sich mit diesen Untersuchungsmethoden wiederum
keine absoluten Werte zur Festigkeit eines Putzes oder zur Festigkeitssteigerung
ermitteln und sie finden deswegen keine Anwendung im
Rahmen dieser Arbeit.
2.3.1 Bohrwiderstandsmessung
Das Verfahren der Bohrwiderstandsmessung ermöglicht es durch die
Erfassung des Bohrfortschritts den Festigkeitsverlauf in die Tiefe mit hoher
Auflösung zu bestimmen 75 . Dies basiert auf der Messung des tiefenabhängigen
Widerstandes beim Bohren eines 3 mm Bohrloches mit
konstanter Andrucklast und konstanter Leistung. Diese Messmethode
gehört zu den zerstörungsarmen Untersuchungsmöglichkeiten.
Das zentrale Teil des Messgerätes ist eine auf einem Gleitschlitten
laufende Bohrmaschine, die durch einen Akku mit sehr konstanter
Leistungskennlinie angetrieben wird. Das auf einem Stativ positionierte
Gerät wird an drei Punkten am vertikalen Mauerwerk abgestützt, wobei
anhand einer Wasserwaage der Schlitten exakt horizontal ausgerichtet
wird. Ein Diamantbohrer mit speziellem Anschliff wird über eine Rollenübersetzung
durch ein Gewicht an die Objektoberfläche angedrückt. Bei
älteren Gerätemodellen zeichnete ein mit der Rollenübersetzung verbundener
Stift nach dem gleichzeitigen Starten von Bohrmaschine und
75 WENDLER / SATTLER 1996, S. 146.
30

2. Zur Festigkeit von Putzen
Schreiber den Bohrfortschritt in Abhängigkeit von der Gesteinstiefe auf.
Bei aktuellen Messgeräten ermöglicht eine Verbindung mit dem Arbeits-
PC und eine geräteeigene Software die direkte Übertragung der Messwerte.
Abb. 2: Darstellung zum Schema der Bohrwiderstandsmessung.
Quelle: WENDLER / SATTLER 1996, S. 147.
Die dem Widerstand proportional entsprechende Messgröße ist die
reziproke Bohrfortschrittsgeschwindigkeit in [s/mm], d.h. die Zeit, welche
zum Bohren einer bestimmten Tiefe, bzw. Wegstrecke notwendig ist 76 .
Diese Messgröße entspricht im Diagramm der Steigung.
2.3.2 Bestimmung des dynamischen E-Moduls
Der dynamische Elastizitätsmodul ist ein Parameter für die Widerstandsfähigkeit
eines Materials gegen Formänderung bei Belastung 77 . Im
Rahmen einer Putzfestigung können mit dem E-Modul die mechanischen
Eigenschaften des Putzes bezüglich seines reversiblen Verformungsvermögens
vor und nach der Maßnahme beurteilt werden. Die
Untersuchung wird an Prüfkörpern durchgeführt, vorzugsweise sollten
hierfür Prismen mit den Maßen 4x4x16 cm verwendet werden. Die Prüf-
76 WENDLER / SATTLER 1996, S. 146.
77 WESCHE 1996, S. 83.
31

2. Zur Festigkeit von Putzen
körperanzahl sollte mindestens 3 sein 78 . Da eine Probenentnahme am
Objekt mit ausreichender Größe und das Zuschneiden oder Schleifen
dieser Probe auf definierte Prismenform meist nicht möglich ist,
beschränkt sich die Untersuchungsmethode auf Laborversuche.
Es gibt verschiedene Prüfverfahren zur Bestimmung des E-Moduls. Im
Folgenden werden die zwei gängigsten Varianten kurz vorgestellt.
Das „Grindo-Sonic“-Verfahren
Dieses Messverfahren 79 arbeitet nach dem Impulserregungsverfahren mit
Frequenzanalyse. Der Probekörper wird durch einen leichten, von außen
einwirkenden mechanischen Impuls zu einer der körperspezifischen
Grundschwingungsarten (flexural, longitudinal, torsional) angeregt.
In der Phase des freien Ausschwingens des Körpers wird die Eigenfrequenz
analysiert und als Laufzeit von zwei Perioden in µsec auf dem
Display angegeben. Die elastischen Eigenschaftswerte von dynamischem
E-Modul, G-Modul und µ werden mittels entsprechender Rechenprogramme
bestimmt.
Abb. 3: Darstellung des Prinzips zur
Anregung der Biegeschwingung. Quelle:
KNÖFEL / SCHUBERT 1990, S. 14.
78 KNÖFEL / SCHUBERT 1990, S. 12.
79 Beschreibung des „Grindo-Sonic“-Verfahren s. KNÖFEL / SCHUBERT 1990, S. 13.
32

2. Zur Festigkeit von Putzen
Bestimmung des E-Moduls mittels Ultraschallmessung
Der dynamische E-Modul kann auch durch eine Ultraschallmessung
bestimmt werden. Hierfür benötigt man außer der Geschwindigkeit der p-
Welle noch die Poissonsche Zahl µ und die Rohdichte ρ.
Die Poissonszahl oder Querkontraktionszahl (Querdehnzahl) bezeichnet
das Verhältnis aus relativer Dickenänderung zur relativen Längenänderung
bei äußerer Krafteinwirkung auf einen Körper. Durch Einwirkung
einer Zugkraft wird der Körper länger und gleichzeitig rechtwinklig zur
einwirkenden Kraft dünner (Querkontraktion). Die Poissonszahl ist eine
Materialkonstante und dimensionslos.
Δ d/d
µ = ―――
Δl/l
Δ d/d = relative Dickenänderung
Δl/l = relative Längenänderung
Berechnung des dynamischen E-Moduls:
(l+µ) (1-2 µ)
E dyn = ρ * ――――――― * Vp 2 [kN/mm 2 ]
(1-µ)
ρ = Rohdichte [g/cm 3 ] µ = Poissonszahl
Vp = Ultraschallgeschwindigkeit der p-Welle [km/s]
Der Messwert des E-Moduls wird bei der Ultraschalmessung in kN/mm 2
angegeben.
Als Baustellenprüfverfahren kann hierfür das Impact-Echo-Verfahren
eingesetzt werden 80 . Dieses Verfahren beruht darauf, dass ein
akustisches Signal von der Oberfläche her in das Untersuchungsobjekt
gesendet und an Trennflächen, wie Rissen, Hohlräumen und Materialwechseln,
in unterschiedlicher Tiefe reflektiert wird. Die Schallge-
80 Beschreibung des Impact-Echo-Verfahrens s. KÖHLER 1998, S. 103-110.
33

2. Zur Festigkeit von Putzen
schwindigkeit der p-Welle berechnet sich aus dem Quotienten der
Messstrecke und der Schalllaufzeit der p-Welle zwischen Schallgeber und
-empfänger. Bei einer Oberflächenmessung wird in der Regel ein
konstanter Abstand zwischen Geber und Empfänger gewählt.
Problematisch bei der Schallgeschwindigkeitsmessung in oberflächennahen
Bereichen ist das gleichzeitige Auftreten von unterschiedlichen
Wellenformen. Neben der akustischen Hauptwelle, der p-Welle, tritt oft
eine Oberflächenwelle auf. Diese Oberflächenwelle ist meist schneller als
die p-Welle und wird im Gegensatz zur p-Welle nicht in tiefere Materialbereiche
weitergeleitet. Ist das Material im Inneren geschädigt und hat
aber eine feste Oberfläche, so kann eine Oberflächenwelle auftreten, die
dann an ihrem positiven ersten Einsatz erkennbar ist. Für die Messung der
Tiefenprofile und des dynamischen E-Moduls ist allerdings die sichere
Bestimmung der p-Wellengeschwindigkeit erforderlich, da Signale mit
dominanten Oberflächenwellen nur mit Einschränkungen verwertbar sind.
2.3.3 Ultraschallmessung
Mithilfe der Messung der Ultraschalllaufzeit können elastische Kennwerte
eines Probekörpers bestimmt werden. Neben der ausschließlichen
Labormethode, die in Form der Resonanzfrequenzprüfung und der
Eigenschwingzeitmessung angewendet werden, hat sich das Ultraschallmessverfahren
zu einer Untersuchungsmethode entwickelt, das sowohl
als Labor- und auch als Baustellenprüfverfahren 81 geeignet ist 82 .
Beim Resonanzfrequenzverfahren im Labor wird der Prüfkörper zwischen
Schallgeber und -empfänger eingespannt. Die Zeit, welche die Schallwelle
braucht um den Empfänger zu erreichen, wird Laufzeit genannt. Die
Messung stellt die zeitliche Verschiebung des Schwingungseinsatzes der
Longitudinalwelle in Abhängigkeit von der Dichte des zu untersuchenden
Gefüges dar. Die aus den gemessenen Laufzeiten berechneten Schallge-
81 Für die beispielhafte Anwendung der Ultraschallmessung im Baustellprüfverfahren s. Abschnitt 2.3.2.
82 ERFURT / KROMPHOLZ 1996, S. 95.
34

2. Zur Festigkeit von Putzen
schwindigkeiten ermöglichen unter Einbeziehung der Rohdichte und der
Querdehnzahl die Bestimmung der elastischen Kennwerte 83 .
Da es sich bei der Messung der Ultraschalllaufzeit um eine zerstörungsfreie
Messmethode handelt, ist es möglich diese Messmethode vor und
nach der Anwendung eines Festigungsmittels durchzuführen, wodurch
Vergleichswerte erzielt werden können. Konkrete Werte zur Festigkeitssteigerung
können zwar mit dieser Messung nicht ermittelt werden, jedoch
deuten verkürzte Ultraschalllaufzeiten nach der Festigung auf einen
Festigkeitsanstieg hin. Die verkürzte Laufzeit bewirkt eine Steigerung der
Schallgeschwindigkeit und damit eine ausgeprägtere Amplitude, da die
Laufzeit durch das kompaktere Material weniger gedämpft wird. Die
Bestimmung der Eindringtiefe und die Darstellung des erzielten
Verfestigungsprofils ist durch die Erfassung der Übergangsbereiche mit
dieser Messmethode möglich 84 .
Inhomogenitäten wie sie z.B. bei entfestigten Kalkputzen aufgrund der
hohen Porosität und divergierenden Zuschlagszusammensetzungen zu
erwarten sind, erschweren die Messungen durch zunehmende Messwertstreuungen
und stellen die Anwendung in manchen Fällen in Frage 85 .
Da im zeitlichen Rahmen dieser Arbeit das „Grindo-Sonic“-Gerät von
Seiten der Fachhochschule Köln nicht zur Verfügung gestellt werden
konnte, wurde die Ultraschallmessung trotz der zu erwartenden Messschwierigkeiten
zur Bestimmung der elastischen Kennwerte herangezogen.
2.3.4 Biegezugfestigkeit
Jeder Putz erleidet bei Belastung aus Druck, Zug und Biegezug bestimmte
Spannungen, denen jeweils die entsprechenden Festigkeiten gegenüber
stehen. Spannungen werden nicht direkt gemessen, sondern mithilfe von
83 DIMMIG / ERFURT 1997, S. 241.
84 DIMMIG / ERFURT 1997, S. 249.
85 DIMMIG / ERFURT 1997, S. 249.
35

2. Zur Festigkeit von Putzen
gemessenen Kräften, wobei die Abmessungen der Belastungsvorrichtung
und des Probekörpers berücksichtigt werden 86 .
Die biaxiale Biegezugfestigkeit β BZ ist ein Parameter für die Höhe der
Kohäsionskräfte in einem Material und somit für dessen Festigkeit.
Abb. 4: Darstellung der Messung zur Biegezugfestigkeit. Quelle:
ROSS / STAHL 2003, S. 80.
Sie definiert die maximal erreichte Biegespannung vor dem strukturellen
Versagen des Prüfkörpers. Es handelt sich hierbei um eine nicht zerstörungsfreie
Messmethode, die deshalb am Prisma durchgeführt wird. Bei
der Messung mit einer Einzellast tritt der Bruch unabhängig von den
üblichen Festigkeitsschwankungen innerhalb des Probekörpers nur an der
Stelle des größten Biegemomentes in der Balkenmitte auf 87 . Das Ergebnis
wird in N/mm 2 angegeben.
Mit der Ermittlung der Biegezugfestigkeiten soll im Rahmen dieser Arbeit
eine mögliche Zunahme der Festigkeit infolge der Festigungsmaßnahme
belegt werden.
86 ROSS / STAHL 2003, S. 80.
87 WESCHE 1996, S. 113.
36

3. Zur Entfestigung von Putzen
2.3.5 Druckfestigkeit
Wie bei der Messung der Biegezugfestigkeit handelt es sich bei der Untersuchung
der Druckfestigkeit β D um eine nicht zerstörungsfreie Messmethode.
Der Probekörper wird in der Prüfmaschine mit Druck bis zum
strukturellen Versagen beansprucht 88 .
Die Druckfestigkeit β D wird berechnet nach:
Last
β D = ――――
Fläche
Last = max. Höchstdruckkraft
Fläche = Stützfläche
Für das Versagen bei Druckbelastung muss man berücksichtigen, dass
bei jeder Längsverformung auch eine Querverformung auftritt. Der Bruch
wird also eintreten, wenn die Querdehnung eine für den Stoff kritische
Dehnung erreicht hat. Das Ergebnis wird in N/mm 2 angegeben.
Auch dieses Prüfverfahren wird bei dieser Untersuchung angewendet, um
eine mögliche Festigkeitssteigerung infolge der Konsolidierung nachzuweisen.
3. Zur Entfestigung von Putzen
Die Planung einer Festigungsmaßnahme richtet sich wie jede andere
Konservierungsmaßnahme im Wesentlichen immer nach den Schäden
des Objektes. Dafür ist es notwendig die Schadensmechanismen und
Schadensphänomene, welche bei der Entfestigung von Kalkputzen auftreten,
zu kennen und zu berücksichtigen.
3.1 Schadensmechanismen
Die strukturelle Entfestigung eines Putzes entsteht durch physikalische,
chemische und biologische Vorgänge, die aufgrund lang andauernder und
88 WESCHE 1996, S. 114.
37

3. Zur Entfestigung von Putzen
sich ständig wiederholender Mikrobewegungen das Putzgefüge auflockern.
Diese drei grundsätzlichen Verwitterungsformen (physikalisch,
chemisch und biologisch) greifen den Baustoff an drei verschiedenen
Punkten an, nämlich am Gefüge, am Porenraum und am Bindemittel.
Abb. 5: Beanspruchungspunkte eines Materialgefüges
durch unterschiedliche Verwitterungsarten. Quelle:
ROSS / STAHL 2003, S. 188
Die physikalische Verwitterung wird maßgeblich durch die klimatischen
Rahmenbedingungen eines Objektes beeinflusst. Aufgrund der verschiedenartigen
mineralischen Zusammensetzung von Putzen entstehen durch
Temperaturschwankungen Spannungen, die eine Belastung für das
Gefüge darstellen. Die Dichte und das spezifische Volumen der Minerale
sind temperaturabhängig und so ergibt sich je nach Temperaturerhöhung
oder Temperaturerniedrigung eine Druck- und Zugbelastung an den Korn-
38

3. Zur Entfestigung von Putzen
grenzen, da sich jedes Mineralkorn für sich ausdehnt oder zusammenzieht
89 .
Ein weiterer wesentlicher Faktor für die physikalische Verwitterung von
porösen Baustoffen ist das Vorhandensein von Feuchtigkeit 90 . Der Zerstörungsprozess
beginnt in der Regel mit einer lang andauernden
übermäßigen Durchfeuchtung oder einem extrem häufigen Wechsel des
Feuchtegehaltes im Baustoff. Ursachen für eine übermäßige Durchfeuchtung
sind unter anderem spezifische Baustoffeigenschaften, eine falsche
Materialauswahl (z.B. hohe Porosität, extreme kapillare Saugfähigkeit),
Baufehler (undichte Fugen, undichter Dachabschluss etc.), eine fehlende
Horizontalisolierung und poröse Fundamente 91 . Die durch den wechselnden
Feuchtegehalt bedingte Gefügebelastung wird verursacht durch
komplexe Wasseradsorptions- und Wasserdesorptions-Vorgänge im
Mikroporenbereich und im Bereich quellbarer Strukturen 92 .
Ein besonderes Schadenspotential entsteht in diesem Zusammenhang in
Verbindung mit Frost. Im wassergefüllten Porenraum bilden sich Eiskristalle,
die eine bis zu 9 %ige Volumenvergrößerung gegenüber Wasser
erreichen können 93 . Daraus resultieren Sprengwirkungen im Mikrobereich
des Putzgefüges. Können die Adhäsionskräfte zwischen dem Zuschlag
und dem Bindemittel diesen Belastungen nicht mehr standhalten, so
kommt es zur Lockerung, bzw. zur Zerstörung der Bindungen des
Gefüges.
Ein wesentliches Schadensphänomen der chemischen Verwitterung ist die
Schädigung von Putzen durch lösliche Salze. Durch Klimaschwankungen
einem ständigen Kreislauf von Volumenzunahme und -abnahme unterlegen,
stehen diese in Wechselwirkung mit der Material- und Luftfeuchtigkeit.
Der Eintrag von Salzen erfolgt auf unterschiedlichen Wegen. Sie
89 BAGDA 1989, S. 66.
90 WEBER 1994, S. 80.
91 Nach WEBER 1994, S. 80 ff.
92 BAGDA 1989, S. 71.
93 ROSS / STAHL 2003, S. 189.
39

3. Zur Entfestigung von Putzen
werden aus Erdreich, Gesteinsschichten, Mörteln in das Putzgefüge
transportiert, entstehen im Kontakt mit Säuren aus Emissionen, werden
aus Aerosolen abgelagert, durch den Stoffwechsel von Organismen
erzeugt oder durch Materialien späterer Sanierungs- und Konservierungsmaßnahmen,
wie z.B. Beton, Fassadenreinigungsmittel mit Säuren oder
Alkaliwasserglas eingebracht 94 . Am häufigsten handelt es sich bei den
bauschädlichen Salzen um Sulfate. Neben diesen haben die Chloride und
Nitrate eine große Bedeutung im Zusammenhang mit historischen
Putzen 95 . Durch die Auskristallisation von Salzen entstehen Sprengdrücke,
ähnlich wie bei Frost, die das Gefüge zerstören.
Ein weiterer Aspekt der chemischen Verwitterung ist die chemische
Umbildung des Bindemittels durch Luftschadstoffe. Erhöhte Schwefeldioxid-Emissionen
können im Zusammenspiel mit Regenwasser zur
Schwefelsäure umgewandelt werden und dann zur Transformation des
Bindemittels Calciumcarbonat zu Calciumsulfat führen.
CaCO 3 + SO 2 + 2H 2 O + 2O 2 CaSO 4 · 2H 2 O + CO 2
Calciumcarbonat Schwefeldioxid Wasser Sauerstoff Gips
Die biologische Verwitterung hängt eng mit der chemischen Verwitterung
zusammen. Mikroorganismen (Bakterien und Pilze) scheiden durch Stoffwechselvorgänge
organische Säuren aus, welche das carbonatische
Bindemittel in Lösung bringen. Dem folgt entweder eine chemische
Umwandlung oder es wird die Kohäsion des Bindemittels herabgesetzt
und mit dem Fortschreiten der Um- und Auskristallisation die Adhäsion der
Gefügebestandteile nachhaltig zerstört. Durch Filmbildung (so genannter
Bioschleim) an der Oberfläche kommt es infolge des veränderten
94 WEBER 1994, S. 83.
95 MAIER 2007, S. 144.
40

3. Zur Entfestigung von Putzen
Feuchtetransportes (Feuchtespeicherung, Diffusionshemmung) zu
Mechanismen der physikalischen Verwitterung 96 .
physikalisch chemisch biologisch
Verwitterung bzw. Schädigung durch
thermische Beanspruchung
(Temperaturwechsel) bei ungleichmäßiger
Gefügedehnung wegen des anisotropen
Ausdehnungsverhaltens der Einzelkristalle und
des Vorhandenseins verschiedenartiger
Minerale.
hygrische Beanspruchung (Feuchtigkeit,
Regen, Frost) bei Gefügebelastung durch den
Kristallisationsdruck (Sprengdruck).
Auskristallisation von
Salzen in den Poren
˙> physikalischer Angriff.
chemische Umbildung der
Bindemittel durch
Luftschadstoffe
(Bindemittelverlust).
Mikroorganismen
(Bakterien, Pilze, Algen,
Flechten, Moose), welche
u.a. Säuren bilden
˙> chemischer Angriff.
Tabelle 2: Angriffs- bzw. Beanspruchungsarten von Baustoffen durch Verwitterung.
Quelle: ROSS / STAHL 2003, S. 189.
Eine erhöhte Verwitterungsanfälligkeit kann aber auch aus der putzeigenen
Matrix resultieren. Die einzelnen Parameter eines Putzsystems
(Zuschläge, Bindemittel, das daraus entstandene Porengefüge) können
den Verwitterungsprozess beeinflussen 97 . Durch das System eines Putzes
wird Feuchte aufgenommen und muss auch in gleichem Maße wieder
abgegeben werden können. Ist dieser Kreislauf behindert (z.B. durch eine
verdichtete, diffusionshemmende Oberfläche) kommt es zur übermäßigen
Durchfeuchtung. Frostsprengung, hygroskopische Feuchte, Lösungsprozesse
und Umkristallisationen mit Volumenvergrößerungen werden
dadurch gefördert.
Die innere Festigkeit eines Putzes, also die Höhe seiner Kohäsionskräfte,
ist neben den Verwitterungsprozessen von entscheidender Bedeutung für
seine Beständigkeit. Sind die Einflussfaktoren zu hoch, werden die
96 ROSS / STAHL 2003, S. 189.
97 ROSS / STAHL 2003, S. 193 ff.
41

3. Zur Entfestigung von Putzen
inneren Bindungskräfte (Kohäsion) und die Anbindung der Schichten
untereinander (Adhäsion) zerstört.
3.2 Schadensphänomene
Gefügelockerungen durch strukturelle Schäden sind immer mit Rissen in
der Putzmatrix verbunden. Man unterscheidet hierbei zwischen
Putzbedingten Rissen (Sackrisse, Schrumpfrisse und Schwindrisse),
Putzgrundbedingten Rissen (Kerbrisse, Fugenrisse und Wärmebrückenrisse)
und Bauwerksbedingten Rissen (Setzungsrisse und Schubrisse) 98 .
Je nach Lagerung, Ausbreitung und Größe dieser Risse resultieren daraus
verschiedene Schadensphänomene, die letztendlich zum Materialverlust
führen. Oberflächenparallele Risse führen zu Schalen- und Schollenbildung
innerhalb des Putzgefüges, quer zur Oberfläche verlaufende Risse
bewirken Abbröckeln und Absanden der oberflächennahen Bereiche und
netzartige Mikrorisssysteme verursachen eine Mikrozerklüftung der Putzmatrix.
Ursachen für die Entstehung der Riss-Systeme sind neben den in
Abschnitt 3.1 beschriebenen Schadensmechanismen der physikalischen,
chemischen und biologischen Verwitterung auch folgende Faktoren:
• Schadhafter und/oder mangelhaft vorbereiteter Putzuntergrund
• Fehlerhafte Verarbeitung des Materials (Totreiben, Standzeiten
nicht eingehalten, falsche Abstimmung zwischen Untergrund und
den einzelnen Putzschichten in punkto der Festigkeitswerte etc.)
• Mangelhafte Nachbehandlung (fehlendes Nachnässen, der Mörtel
verdurstet, er bleibt weich oder er verbrennt, er sandet)
• Rostsprengung (rostige Drähte und Nägel)
• Risse im Mauerwerk durch Setzung, thermische und hygrische
Spannungen, Schwinden des Mauermörtels und Deformation
infolge des Angriffs externer Kräfte
98 MAIER 2007, S. 131 ff.
42

3. Zur Entfestigung von Putzen
Rissbildungen mit Rissbreiten bis zu 0,2 mm werden in der Regel als
Haarrisse bezeichnet und sind im begrenzten Umfang nicht zu bemängeln,
da sie den technischen Wert des Putzes nicht beeinträchtigen 99 .
Es können keine allgemein gültigen Grenzwerte zur Beurteilung von
Rissen in Putzsystemen gegeben werden, da gleiche Rissbreiten bei
verschiedenen Putzen unterschiedlich bewertet werden müssen.
Mittlere
Rissbreite
in mm
Höchstzulässige
Einzelwerte
in mm
Bewertung der Risse
~ 0,15 0,2 Haarrisse in kapillar leitfähigen Putzen zulässig, in
wasserhemmend oder wasserabweisend eingestellten
Putzen überwiegend zulässig (abhängig vom Untergrund).
~ 0,25 0,3 In kapillar leitfähigen Putzen zulässig (abhängig vom
Untergrund), in wasserhemmend oder wasserabweisend
eingestellten Putzen nicht zulässig.
~ 0,35 0,5 Wegen Beeinträchtigung der Schutzfunktion des Putzes und
aus ästhetischen Gründen unzulässig.
~ 0,5 0,7 Grober, deutlich sichtbarer Riss, wegen Beeinträchtigung der
Schutzfunktion des Putzes und aus ästhetischen Gründen
unzulässig.
Tabelle 3: Hinweise zur Bewertung von Rissen unterschiedlicher Breite. Quelle:
ROSS / STAHL 2003, S. 196.
Eine verminderte Oberflächenfestigkeit eines Putzes äußert sich nahezu
immer in einem mehr oder weniger starken Absanden der Oberfläche 100 .
Die Putzoberfläche steht in unmittelbaren Kontakt zu den von außen einwirkenden
Schadensfaktoren und ist somit Grenzfläche zur Umgebung mit
ihren spezifischen klimatischen Bedingungen. Hier kann ein Mangel an
Bindemittel zum Herauslösen oder Herauswittern der sandigen Zuschläge
führen, bzw. können durch die mangelnde Kohäsion des Bindemittels
netzartige Mikrorisssysteme gebildet werden 101 . Der daraus resultierende
Abrieb ist mit dem Verlust der Oberflächestruktur verbunden. Zudem liegt
nun die nächst tiefer gelegene Putzschicht ungeschützt oben auf und ist
99 ROSS / STAHL 2003, S. 195.
100 ROSS / STAHL 2003, S. 194.
101 MAIER 2007, S. 141.
43

4. Strukturelle Festigung von Putz auf calcitischer Basis
denselben Schadensmechanismen ausgesetzt. Ist der Putz Gestaltungsträger,
z.B. durch Putzritzungen oder Sgraffiti, bedeutet dies eine massive
Beeinträchtigung des Charakters der Gestaltung bis hin zum Totalverlust
der Oberfläche. Ein so geschädigter Putz bietet durch seine größere
Oberfläche und seine erhöhte Porosität zudem eine größere Reaktionsfläche
für den Schadensfortschritt. Die Riss-Systeme ermöglichen dabei
den weiteren Schadstofftransport in tiefere Gefügebereiche.
Eine mangelnde Festigkeit eines Putzes ist nicht ausschließlich auf eine
quantitative Reduzierung des Bindemittels an der Putzoberfläche zu
begrenzen. Sie kann das gesamte Putzgefüge betreffen. Durch zahlreiche
Mikrorisse innerhalb des Bindemittels, die sich infolge weiterer Schadenspotenzierung
ausweiten und vergrößern, kommt es zur Entfestigung bis in
tiefe Bereiche, und der Putz wird zunehmend mürb und bröckelig 102 .
4. Strukturelle Festigung von Putz auf calcitischer Basis
Die materialgetreue Konservierung von calcitisch gebundenen Objekten,
wie historischen Putzen, Mauerverbänden und Kalksteinen, ist in vielerlei
Hinsicht (Hinterfüllungen, Schlämmen, Ergänzungen) mittlerweile selbstverständlich
geworden. Für die strukturelle Konsolidierung von Putzen
standen bisher allerdings nur wenige Möglichkeiten zur Verfügung, wobei
es gerade in diesem Bereich erstrebenswert erscheint materialgerecht und
somit materialverträglich zu arbeiten. Eine Reversibilität der Anwendung
im Sinne des rückstandslosen Entfernens des Festigungsmittels ist bei der
strukturellen Festigung nicht möglich.
Festigungsmittel auf der Basis von Calciumhydroxid stellen hier eine
Möglichkeit dar mit einem putzeigenen Stoff zu arbeiten, bei dem der
natürliche calcitische Charakter eines Putzes erhalten bleibt. Das Prinzip
basiert darauf, dem entfestigten calcitisch gebundenen Baustoff sein
102 ROSS / STAHL 2003, S. 193.
44

4. Strukturelle Festigung von Putz auf calcitischer Basis
originales Bindemittel zurück zu geben und dabei ein Optimum an
Materialverträglichkeit 103 zu sichern.
Die bisherigen Möglichkeiten für die strukturelle Festigung auf calcitischer
Basis werden nachfolgend aufgezeigt.
4.1 Kalkwasser
Die Konsolidierung von Kalkputzen und mineralischen Wandmalereien mit
so genanntem Kalkwasser hat eine lange Tradition. Insbesondere zu
Beginn bis Mitte des letzten Jahrhunderts nahm das Kalkwasser einen
festen Platz in der beschränkten Palette der Konservierungsmaterialien
ein.
Mit Kalkwasser bezeichnet man die gesättigte, alkalische Lösung von
Calciumhydroxid in Wasser. Das Grundprinzip der Festigung mit
Kalkwasser ist das Einbringen von „neuem“ Calciumhydroxid in den
Porenraum des entfestigten Putzes und dessen Carbonatisierung zu
festigendem Calciumcarbonat. Aufgrund der geringen Löslichkeit von
Calciumhydroxid in Wasser (1,7 g/l bei 20 °C 104 ) ist es für eine
Festigungssteigerung notwendig große Mengen des Mittels in das Objekt
einzubringen. Daraus folgt, dass das Kalkwasser meist in vielen Zyklen
großflächig auf die entfestigte Oberfläche aufgebracht wird. In der Literatur
wird hierbei die Technik der nass-in-nass-Applikation im Sprühauftrag als
bevorzugte Methode für die Festigung mit Kalkwasser angegeben 105 . Dem
damit verbundenen hohen Wassereintrag wird allerdings eine massive
Schadenspotenzierung zugesprochen 106 . Wasser ist einer der Hauptschadensfaktoren
und Transportmittel bei der Verwitterung durch
Bindemittelabbau und den sekundären Begleiterscheinungen und sollte
daher bei Konsolidierungsmaßnahmen so sparsam wie möglich eingebracht
werden. Verschiedene Anlösungs- und Umkristallisationsprozesse,
103 Hierbei sollte sicher gestellt werden, dass sich keine negativen Veränderung der Gefügeeigenschaften
ergeben, eine Wiederholbarkeit der Anwendung und weiterführende Maßnahmen möglich sind.
104 DENNINGER 1958, S.67.
105 Vgl. BRAJER / CHRISTENSEN 1996, S. 22 ff; BRAJER / KARLSBEEK 1999, S. 145 ff.
106 KOLLER 1996, S. 17.
45

4. Strukturelle Festigung von Putz auf calcitischer Basis
wie z.B. von Salzen, können durch den Auftrag großer Mengen der
alkalischen Lösung ausgelöst werden.
Da jedoch immer wieder über positive Festigungserfolge mit Kalkwasser
berichtet wurde, ergab sich eine teilweise stark emotional geführte
Diskussion um die Wirkung und Eignung, die sicherlich auf einer
fehlenden wissenschaftlichen Aufarbeitung beruht. Im Rahmen einer
Diplomarbeit an der FH Potsdam wurde 2003 107 erstmals versucht diese
Problematik systematisch zu untersuchen. Als Fazit dieser Untersuchungen
konnte keine strukturelle Festigungswirkung für Kalkwasser
belegt werden 108 , wobei jedoch noch weiterer Forschungsbedarf gesehen
wurde.
4.2 Dispersionen von Calciumhydroxid in n-Propanol
Einem Forscherteam der Universität von Florenz gelang es die Ca(OH) 2 -
Konzentration durch das Herstellen von Dispersionen zu erhöhen 109 .
Calciumhydroxid weist in wässrigen Suspensionen schnell eine
Koagulation der Teilchen durch Wasserstoffbrückenbindungen und eine
Sedimentation derselben auf 110 . Eine Teilchenstabilisierung in Alkohol
erbringt hingegen bessere Ergebnisse, da die Ausbildung von
Wasserstoffbrückenbindungen behindert wird. Speziell bei der Verwendung
von n-Propanol als Dispersionsmedium konnten im Rahmen dieser
Untersuchungen die besten Stabilisierungseigenschaften festgestellt
werden 111 .
Dispersionen von Sumpfkalk in n-Propanol wiesen im Vergleich mit
Dispersionen von trockenem Weißkalkhydrat in n-Propanol bessere
Eigenschaften auf. Mittels Ultraschallbad und einer weiteren Zerkleinerung
107 Annett KRETSCHMER 2003.
108 KRETSCHMER 2003, S. 86.
109 GIORGI et al. 2000, S. 155.
110 GIORGI et al. 2000, S. 155.
111 GIORGI et al. 2000, S. 156.
46

4. Strukturelle Festigung von Putz auf calcitischer Basis
der Ca(OH) 2 -Agglomerate konnten so stabile Sumpfkalk-n-Propanol-
Dispersionen mit Partikelgrößen im Mikrobereich hergestellt werden 112 .
In weiterführenden Versuchen gelang es durch Ausfällung von Calciumhydroxid
aus gesättigten Salzlösungen hexagonal plättchenhafte
Nanopartikel mit 100-300 nm Seitenlänge und 2-4 nm Dicke zu gewinnen
113 . Die Stabilitätseigenschaften der Calciumhydroxid-
Dispersionen in n-Propanol konnten unter Nutzung dieser Nanopartikel zur
Herstellung noch weiter verbessert werden. Das Verfahren
Nanokalkpartikel durch Ausfällung aus gesättigten Salzlösungen
herzustellen und in n-Propanol zu dispergieren ist sehr aufwendig, kann
aber vom Anwender selbst durchgeführt werden.
Mit einem durchschnittlichen Wirkstoffgehalt von 6,25 g/l Calciumhydroxid
in n-Propanol weisen diese Nano-Kalk-Dispersionen einen drei- bis vierfach
höheren Gehalt an Ca(OH) 2 auf als gesättigte Kalkwasserlösungen
114 .
Labortests und eine erste Anwendung dieser Dispersionen an Wandmalereien
erbrachten gute Ergebnisse hinsichtlich der Oberflächenstabilisierung.
Die Kalk-Alkohol-Dispersion fand Einsatz bei der
Vorfestigung schuppender und absandender Bereiche an Wandmalereien,
wobei allerdings nach der Applikation ein leichter Weißschleier auf der
Freskooberfläche festgestellt werden musste 115 . Hinweise auf Untersuchungen
zur Überprüfung der Penetrationstiefe konnten in der Literatur nicht
gefunden werden.
Zur Langzeitstabilität der hier vorgestellten Kalk-Alkohol-Dispersionen
wurden im Rahmen zweier Diplomarbeiten 116 sehr unterschiedliche Ergebnisse
ermittelt. Bei VOHLAND blieb die verwendete Sumpfkalk-Alkohol-
112 GIORGI et al. 2000, S. 155-156.
113 AMBROSI et al. 2001, S. 4252.
114 GIORGI et al. 2000, S. 159.
115 ANBROSI et al. 2001, S. 4255.
116 Sunniva VOHLAND 2003; Wiebke KEEDING 2005.
47

4. Strukturelle Festigung von Putz auf calcitischer Basis
Dispersion über mehrere Tage stabil 117 , wo hingegen bei KEEDING
sowohl die untersuchte Sumpfkalk-Alkohol-Dispersion, wie auch die Nano-
Kalk-Dispersion schon nach 24 Stunden eine deutliche Phasentrennung
zeigten 118 . Diese unterschiedlichen Ergebnisse des Stabilitätsverhaltens
lassen sich vermutlich auf die ungleichen Herstellungsbedingungen
zurückführen. Insgesamt muss diese relativ geringe Langzeitstabilität in
Verbindung mit dem aufwendigen Herstellungsverfahren als negativ für
die praktische Anwendung beurteilt werden.
4.3 Anforderungen an das Festigungsmittel
An ein Festigungsmittel auf calcitischer Basis stellen sich verschiedene
allgemeine Anforderungskriterien. Sie lassen sich teilweise von den
Anforderungen an ein Festigungsmittel aus der Natursteinkonservierung
ableiten und nach folgenden Gesichtspunkten unterteilen:
Wahl des Festigungsmittels
Die Auswahl des Festigungsmittels ist gemäß der Schäden am Objekt zu
treffen. Hier ist beispielsweise zu beachten, dass bestimmte Festigungsmittel
bei Mikrorissen mit Rissweiten

4. Strukturelle Festigung von Putz auf calcitischer Basis
den nachfolgenden Maßnahmen, wie z.B. das Aufbringen von Schlämmen
und Tünchen oder das Reapplizieren einer Wandmalerei.
Eindringtiefe
Eine ausreichende Eindringtiefe ist die grundlegende Voraussetzung für
die strukturelle Festigung eines porösen Baustoffs. Das Festigungsmittel
muss in der Lage sein über kapillares Saugen bis in die entfestigten
Gefügebereiche vorzudringen und sich dort in den Gefügeporen anzulagern.
Im Idealfall wird durch das Festigungsmittel die gesamte mürbe
Zone des Baustoffes bis hin zum „gesunden Kern“ durchtränkt und somit
gefestigt 121 .
Physikalische Eigenschaften
Durch die Festigung ist eine ausreichend stabilisierende Wirkung
wünschenswert, die dabei Festigkeitswerte des intakten Ausgangsmaterials
nicht übersteigen. Die physikalischen Eigenschaften, wie
Wasserdampfdiffusion, Biegezug- und Druckfestigkeit, Porosität oder
Elastizität, sollten dem nicht entfestigten Putz möglichst nahe kommen.
w-Wert, B-Wert
Der Wasseraufnahmekoeffizient und der Wassereindringkoeffizient sollten
entweder gleich bleiben oder abnehmen. Anzunehmen ist, dass durch
eine Festigung eine Verringerung dieser Werte auftritt, da das Porengefüge
verändert und stark saugfähige Großporen verengt werden 122 .
Hygrische Dilatation
Da die hygrische Dilatation, d.h. das Quellen und Schrumpfen unter dem
Einfluss wechselnder Feuchte, einen entscheidenden Parameter der Putzentfestigung
darstellt, darf gerade diese Eigenschaft gegenüber den
unbehandelten Bereichen nicht nachteilig verändert werden. Eine Reduktion
der Feuchtedehnung durch die Festigung ist positiv zu bewerten.
121 DIMMIG / ERFURT 1997, S. 237.
122 SENTHLAGE 1997, S. 80.
49

4. Strukturelle Festigung von Putz auf calcitischer Basis
Langzeitstabilität
Das Langzeitverhalten des Festigungsmaterials im Baustoff darf keine
negativen Aspekte mit sich bringen. Eine hohe Alterungsbeständigkeit ist
hier ebenso wünschenswert wie die Resistenz gegenüber chemischen
Einflüssen, UV-Strahlung und Mikroorganismen.
4.4 Festigungsziel
Im Zusammenhang mit der strukturellen Festigung eines Putzes stellt sich
die Frage wie fest ein Putz sein sollte, bzw. wie fest ein Putz werden
sollte.
Bei Konservierungs- und Restaurierungsmaßnahmen sollte sich die angestrebte
Festigkeitssteigerung einer Putzfestigung nach dem Objekt richten,
denn nur im günstigsten Fall bleibt die Maßnahme der Festigung
wirkungslos. Problematisch sind hierbei Fehlrestaurierungen, wie
beispielsweise Überfestigungen, die letztendlich zum Verlust der Oberfläche
führen können 123 . Um Folgeschäden durch diesen Eingriff zu
vermeiden, ist es notwendig sowohl die chemischen Eigenschaften und
die Dauerhaftigkeit als auch das Festigkeits- und Verformungsverhalten
auf die des originalen Baustoffs abzustimmen 124 .
Die angestrebte Festigkeit / Festigkeitssteigerung ist in jedem Fall objektspezifisch
zu diskutieren. Handelt es sich um eine partielle Festigung oder
um eine vollflächige Festigungsmaßnahme? Das Festigungsziel einer
vollflächigen Konsolidierung ist auf den Putzträger und auf die bauphysikalische
Gesamtsituation abzustimmen. Für die partielle Festigung
werden die Richtwerte und die Anforderungen von dem umgebenden
Gefügebereich vorgegeben. Hierbei muss es nicht immer das Ziel sein
den alten Putz hundertprozentig zu kopieren. Es besteht vielmehr die
123 ARNOLD 2000, S. 25.
124 SCHÄFER / HILSDORF 1996, S. 51.
50

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
Chance durch die Variation einzelner Parameter das Verhältnis insgesamt
zu optimieren 125 .
Als Anforderungskriterium für Biegezug- und Druckfestigkeit, Elastizitätsmodul,
Wasseraufnahme, Bohrwiderstand und Ultraschallgeschwindigkeit
gilt es ein möglichst ausgeglichenes Profil zwischen der unbehandelten
und behandelten Putzfläche anzustreben.
Ein allgemeines Ziel der Konsolidierung ist es, dem Putz eine ausreichende
strukturelle Festigkeit wieder zu geben. Die verloren
gegangenen Kontaktkräfte zwischen den Mineralkomponenten des
Zuschlags und des Bindemittels sollen wieder hergestellt werden. Dabei
sollte der Putz nicht härter werden als er vermutlich ursprünglich war 126 .
5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
Das im Rahmen dieser Arbeit untersuchte Festigungsmittel CaLoSiL auf
der Basis von Calciumhydroxid-Sol bietet wegen seiner physiochemischen
Ähnlichkeit zum originalen Bindemittel die Möglichkeit einer
materialgetreuen Konservierung. Aufgrund der geringen Partikelgröße (50-
250 nm) dieser kollodialen Dispersion ist anzunehmen, dass sie in der
Lage ist in einen porösen Baustoff einzudringen.
Laut Herstellerangaben 127 verdunstet das Lösungsmittel rückstandsfrei.
Durch ein zügiges Abdampfen des Lösungsmittels ist ein baldiges Weiterarbeiten
möglich, z.B. im Sinne einer Hinterfüllung im gleichen System.
CaLoSiL ermöglicht es sich in den Konzentrationsbereichen von 5 bis
50 g/l individuell auf das Objekt einzustellen.
125 SCHÄFER / HILSDORF 1996, S. 57.
126 HAMMER 2002, S. 194.
127 Vgl. hierzu die Produktdatenblätter im Anhang S. 131-136 und Loseblattsammlung ab S. 202.
51

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
5.1 Herstellung und Charakterisierung
Die heutige Produktpalette auf der Basis von Calciumhydroxid-Sol des
Herstellers IBZ-Freiberg 128 beruht auf der Hydrolyse von
Calciumethanolat.
Calciumethanolat, Ca(C 2 H 5 O) 2 , wurde 2003 vom Ingenieurbüro
Dr. Ziegenbalg entwickelt und war ursprünglich für die Restaurierung und
Zementsanierung vorgesehen. Es sollte ein Mittel sein, das durch die
Bildung eines Erdalkalihydroxides für die Festigung calcitisch gebundener
Materialien eingesetzt werden kann, ohne in die zu behandelnden
Bereiche große Wassermengen einzubringen 129 .
5.1.1 Calciumethanolat
Calciumethanolat ist laut Angaben des Herstellers ein Metallalkoholat.
Dies ist die Bezeichnung für basische Verbindungen aus einem Metallkation
und dem Anion eines Alkohols. Die Herstellung erfolgt durch das
Auflösen des gewünschten Metalls in überschüssigem, wasserfreiem
Alkohol unter Wasserstoffentwicklung. Alkoholate sind in Alkohol löslich, in
Ether unlöslich und sehr hygroskopisch 130 . Zur Herstellung wird elementares
Calcium (als starkes Reduktionsmittel) unter Stickstoffatmosphäre in
wasserfreiem Ethanol gekocht. Hierbei spaltet sich unter Entwicklung von
Wärme und Salzbildung Wasserstoff ab 131 :
Ca + 2C 2 H 5 OH Ca(C 2 H 5 O) 2 + H 2
Elementares Calcium Ethanol Calciumethanolat Wasserstoff
Bei diesem, hier stark vereinfacht dargestellten, komplexen Herstellungsprozess
ist unbedingt auf die Abwesenheit von Wasser zu achten, da
ansonsten das Calcium mit Wasser zu Calciumhydroxid reagieren würde.
128 Ingenieurbüro Dr. Ziegenbalg GbR, Halsbrücker Str. 34, 09599 Freiberg
129 Patent ZIEGENBALG 2003, Patent- Nr. DE 103 27 514.
130 RÖMPP Lexikon Chemie, S. 112.
131 Angaben des Herstellers, Januar 2006.
52

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
Da Calciumethanolat keine eingebunden Wassermoleküle besitzt, reagiert
die stark hygroskopische, metallorganische Verbindung bei Zufuhr von
Wasser und hydrolysiert zu Calciumhydroxid und Ethanol:
Ca(C 2 H 5 O) 2 + 2H 2 O Ca(OH) 2 + 2C 2 H 5 OH
Calciumethanolat Wasser Calciumhydroxid Ethanol
Calciumethanolat kann bei dieser Reaktion in Abhängigkeit von der
Konzentration bis zu 50 g/l Ca(OH) 2 abscheiden 132 .
Es handelt sich hierbei um eine sehr reaktionsfreudige Lösung. Äußerst
geringe Mengen an Feuchtigkeit, z.B. bereits eine hohe Luftfeuchtigkeit
oder die Atemluft des Anwenders, bewirken einen sofortigen Beginn der
Hydrolyse. Diese hohe Reaktivität von Calciumethanolat wirkt sich
problematisch auf das Eindringverhalten aus, da eine gewisse Menge an
Feuchtigkeit aus Material und Umgebung des zu festigenden Objektes nie
ganz ausgeschlossen werden kann 133 . Zudem resultieren eine mangelhafte
Stabilität und somit auch Lagerungsprobleme aus diesem
Phänomen 134 . Die Lösung verfärbt sich innerhalb kürzester Zeit gelb.
5.1.2 Calciumhydroxid-Sol
Aufgrund der hohen Reaktivität von Calciumethanolat und den daraus
resultierenden Nachteilen entwickelte der Hersteller das Produkt weiter zu
Calciumhydroxid-Sol.
Mittels einer neu entwickelten Technologie werden aus dem Ausgangsprodukt
Calciumethanolat Calciumhydroxid-Sole im technischen Maßstab
hergestellt. Dieses geschieht über eine gezielte Hydrolysereaktion (Teil-
132 Zum Vergleich sei hier angemerkt, dass eine gesättigte Kalkwasserlösung bei 20 °C ca. 1,7 g/l Ca(OH)2
enthält. S. hierzu auch DENNINGER 1958, S. 67.
133 Eine Untersuchung zur Anwendbarkeit von „Calciumethanolat zur Konsolidierung calcitisch gebundener
Mörtelgefüge“ wurde 2004 im Rahmen einer unveröffentlichten Seminararbeit der Hochschule für Bildende
Künste, Dresden von Steffen Bückner vorgenommen.
134 VOHLAND 2003, S. 170.
53

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
zersetzung mit Wasser), welche über die Temperatur und über die
zugegebene Wassermenge reguliert wird 135 . Die so entstehende kollodiale
Dispersion von Calciumhydroxid-Nanopartikeln weist nach dem Herstellungsprozess
eine Größe zwischen 50 und 250 nm auf, wobei der
Hauptanteil der Partikel im Bereich von 50 und 150 nm liegt 136 . Im
Rahmen einer Diplomarbeit 137 an der Fachhochschule Köln wurden im
Mai 2006 in Zusammenarbeit mit dem Institut für anorganische Chemie
der RWTH Aachen rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von
eingetrockneten Ca(OH) 2 -Sol-Proben zur Partikelcharakterisierung
hergestellt. Die Größe der Partikel liegt zwischen 50 und 200 nm und
diese zeigen eine für Calciumhydroxid typische, hexagonal-plättchenhafte
Kristallform auf 138 . Die Nanopartikel werden durch einen geringen Zusatz
(im ppm-Bereich) eines nichtionischen Tensids in ihrer Größe stabil
gehalten 139 . Die Sole können dadurch bis zu drei Monaten gelagert
werden 140 .
Durch das Verdunsten des Lösungsmittels und auch bei Kontakt mit
Feuchtigkeit geht das Calciumhydroxid-Sol zunächst in einen gel-artigen
Zustand über. Hierbei haften die Teilchen durch Wasserstoffbrückenbindungen
aneinander und bilden ein lösemittelhaltiges Gerüst. Bei
weiterer Trocknung und Abdampfung des Lösungsmittels bildet sich
kristallines Ca(OH) 2 (Portlandit), welches im weiteren Reaktionsprozess
durch Aufnahme von CO 2 zu Calciumcarbonat (Calcit) reagiert 141 . Für die
Carbonatisierung des Calciumhydroxids zu Calciumcarbonat braucht das
Produkt ein ausreichendes Angebot an Feuchtigkeit und atmosphärisch
gelöstem Kohlendioxid. Beide müssen für eine vollständige Carbonatisierung
über einen längeren Zeitraum in ausreichendem Maße zur
135 Angaben des Herstellers 2006, s. SCHÖNHOFER 2006, S. 11.
136 Vgl. hierzu die Herstellerhinweise zur Anwendung von CaLoSiL im Anhang, Loseblattsammlung ab S. 202.
137 SCHÖNHOFER 2006.
138 SCHÖNHOFER 2006, S. 14.
139 Angabe von Dr. Ziegenbalg 2006, s. SCHÖNHOFER 2006, S. 11.
140 Produktinformation des Herstellers, Anhang S. 133.
141 Angaben des Herstellers Juni 2006, s. SCHÖNHOFER 2006, S. 12.
54

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
Verfügung stehen. Der Prozess der Carbonatisierung von
Calciumhydroxid-Sol gleicht somit der Carbonatisierung von Luftkalken 142 .
5.1.3 CaLoSiL
Seit dem Herbst 2006 wird das Calciumhydroxid-Sol unter dem Namen
CaLoSiL vom Hersteller IBZ-Freiberg als Produkt präsentiert. CaLoSiL ist
eine opale Flüssigkeit und laut Herstellerprospekt ein anwendungsfertiger
Putz- oder Steinfestiger. Angeboten wird das Produkt in unterschiedlichen
Lösungsmitteln (Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol und Pentan) und mit
Konzentrationen von 5 bis 50 g/l 143 . Die Lösungsmittel verdunsten in der
folgender Reihenfolge:
Pentan Ethanol iso-Propanol n-Propanol
Aufgrund des unterschiedlichen Verdunstungsverhaltens der einzelnen
Lösungsmittel lässt sich die Eindringtiefe der CaLoSiL-Produkte variieren.
Verschiedene Faktoren beeinflussen die Reaktivität von CaLoSiL:
• Materialbestand und Untergrundbeschaffenheit
• Materialfeuchte
• Salzgehalt
• Saugfähigkeit, kapillare Wasseraufnahme
• Verwitterungstiefe
• Eindringtiefe
5.2 Forschungsstand
Die Erprobung von Calciumhydroxid-Sol in dieser Arbeit baut auf verschiedene
vorangegangene Forschungen auf. Deren Ergebnisse sollen
hier kurz dargestellt werden.
142 Siehe hierzu auch die Produktinformation zu CaLoSiL, Anhang S. 132 und Loseblattsammlung ab S. 202.
143 Anhang S. 131 und Loseblattsammlung ab S. 202.
55

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
5.2.1 Versuch zum Eindringverhalten
Erste Untersuchungen zur Anwendung von Calciumhydroxid-Sol im
Restaurierungsbereich wurden im Rahmen einer Chemiesemesterarbeit 144
an der Fachhochschule Köln 2005 durchgeführt. In dieser Versuchsreihe
wurde angestrebt möglichst viel Ca(OH) 2 zwischen Schuppen und den
aufgelockerten Gefügebereichen dreier exemplarischer verwitterter Natursteine
(Baumberger Kalksandstein, Drachenfels Trachyt und Tholeyer
Sandstein) einzubringen, um so eine möglichst vollständige Verfüllung der
Feinstrisse und Hohlräume zwischen den Schuppen zu erreichen.
Aufgrund der Annahme, dass die Calciumhydroxid-Teilchen bei allen
Konzentrationen eine gleich bleibende Größe haben und somit das
Penetrationsvermögen des Sols nicht beeinflussen, wurden zunächst
Dispersionen mit hohen Konzentrationen von Calciumhydroxid-Sol in
Ethanol (28 g/l, 57 g/l, 71 g/l) getestet.
Bei der mikroskopischen Überprüfung von Anschliffen der behandelten
Prüfkörper waren allerdings nur sehr geringe Eindringtiefen von < 1 mm
festzustellen. Für dieses schlechte Eindringverhalten wurden zwei
Möglichkeiten in Betracht gezogen:
Ein Faktor war das Lösemittel Ethanol. Aufgrund der schnellen Flüchtigkeit
von Ethanol und der damit sofort einsetzenden Gelbildung des Calciumhydroxid-Sols
koagulieren die Ca(OH) 2 -Partikel miteinander und sind
somit nicht mehr in der Lage in feinere Rissbereiche oder tiefere Porenräume
transportiert zu werden.
Als ein zweiter Faktor wurde die hohe Wirkstoffkonzentration der Dispersionen
angesehen. Je mehr Ca(OH) 2 -Partikel im Transportmedium
Ethanol vorliegen, desto eher kommt es zu einer Koagulation der Partikel
im oberflächennahen Kapillarporenraum, die ein tiefes Eindringen
verhindert.
144 Versuche zur „Stabilisierung schuppender Bereiche an Natursteinen mit Calciumhydroxid-Sol“ von Katrin
SCHÖNHOFER. Unveröffentlichte Chemiesemesterarbeit an der Fachhochschule Köln 2005.
56

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
Im weiteren Verlauf der Versuchsreihe wurden aufgrund der vorangegangenen
Vermutungen die Sole mit n-Propanol verdünnt. Dieses
Vorgehen basierte auf den positiven Ergebnissen der italienischen
Forschung von Seiten der Universität von Florenz 145 , die gute
Stabilitätseigenschaften beim Dispergieren von Ca(OH) 2 -Nano-Partikel in
n-Propanol erzielten.
n-Propanol verdampft langsamer als Ethanol und sollte daher in der Lage
sein tiefer in das poröse Baustoffgefüge einzudringen und die Calciumhydroxidteilchen
mit zu transportieren. In der homologen Reihe der
Monoalkohole steht n-Propanol hinter Ethanol 146 . Durch seinen längeren
Alkylrest weist es einen höheren Siedepunkt und einen niedrigeren
Dampfdruck auf. Daraufhin wurde bei einer Verdünnung mit n-Propanol
mit einem Wirkstoffgehalt von ca. 12 g/l ein gutes Eindringverhalten in
sehr feine Rissbereiche des geschädigten Natursteines festgestellt. Eine
weitere Überprüfung, ob dies nun auf die Verdünnung mit n-Propanol oder
auf die Verringerung der Konzentration zurück zu führen sei, blieb aus.
5.2.2 Calciumhydroxid-Sol im Dispersionsvergleich
Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde 2005 an der Fachhochschule
Potsdam 147 erstmals die Anwendbarkeit von Calciumhydroxid-Sol als
strukturelles Festigungsmittel für Putze im Vergleich mit zwei weiteren
Kalk-Alkohol-Dispersionen (Sumpfkalk in n-Propanol 148 und synthetisiertes
Ca(OH) 2 (Nanokalk) in n-Propanol 149 ) untersucht. Zur Vergleichbarkeit
wurden alle drei Dispersionen mit n-Propanol auf eine Konzentration von
10 g/l verdünnt.
145 GIORGI et al. 2000, S.156.
146 n-Propanol: Siedepunkt 97 °C, Dampfdruck 18,7 mbar / Ethanol: Siedepunkt: 78 °C, Dampfdruck 77 mbar.
Angaben nach PIETSCH 2003, S. 86 bzw. S. 63.
147 Wibke KEEDING 2005.
148 Nach GIORGI et al. 2000, S. 156.
149 Nach AMBROSI et al. 2001, S. 4252.
57

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
Bei dieser Untersuchung zeigte sich, dass das Calciumhydroxid-Sol in
n-Propanol in einer Testreihe zum Sedimentationsverhalten 150 die besten
Stabilitätseigenschaften aufwies. Ein sehr gutes Eindringverhalten
erbrachte das Lösemittel in einem so genannten Sickerversuch 151 in
definierten Porenräumen locker geschütteter Sandfraktionen. Bei der
praktischen Anwendung an Putzprobekörpern 152 vermochte es sich jedoch
nur in den oberflächennahen Gefügebereichen anzulagern 153 . An einem
natürlich verwitterten, sehr mürben historischen Putz (Marstall
Babelsberg 154 ) bildete das alkoholische Calciumhydroxid filmartige
Schichten aus, die den Porenraum wie eine Haut verkleideten. Die
Schichten erreichten in diesem Fall beachtliche Stärken und verspannten
außerdem Porenwände brückenartig miteinander 155 . Es blieb allerdings
das Grundproblem, dass die Partikel bei der Verdünnung der sehr stabilen
Stammlösung zu schnell agglomeratisierten, und somit nur eine Ablagerung
auf der Gefügeoberfläche und eine oberflächliche Verdichtung
möglich waren 156 .
5.2.3 Weiterführende Versuche
Weitere Untersuchungen zur Überprüfung und Anwendbarkeit von
Calciumhydroxid-Sol erfolgten im Rahmen einer unveröffentlichten
Chemiesemesterarbeit 157 an der Fachhochschule Köln. Im Januar 2006
bestand die Möglichkeit in Zusammenarbeit mit Katrin Schönhofer und mit
Unterstützung von Dipl.-Chemikerin Gabi Ziegenbalg im Labor des
Ingenieurbüros Ziegenbalg GbR Vorversuche durchzuführen. Die
einzelnen Versuche sollten helfen, die Zusammenhänge der
Einzelfaktoren Teilchengröße, Stabilität, Eindringverhalten, Verdunstungs-
150 KEEDING 2005, S. 47 ff.
151 KEEDING 2005, S. 52 ff.
152 Bindemittel-Zuschlag-Verhältnis 1:4. KEEDING 2005, S. 20.
153 KEEDING 2005, S. 68.
154 Bauzeitlicher Putz von 1834-1839, Probeflächen an der südseitigen Fassade des Mittelbaus.
KEEDING 2005, S. 37.
155 KEEDING 2005, S. 68.
156 KEEDING 2005, S. 84.
157 Unzugänglicher Bericht der Verfasserin von 2006.
58

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
verhalten des Lösungsmittels und Weißschleierbildung zu klären. Es
standen von Seiten des Herstellers zwei Stammlösungen zur Verfügung,
welche sich durch den Zusatz zweier unterschiedlicher Tenside
(L= nichtionisches Tensid und S= anionisches Tensid) unterschieden 158 .
Folgende Parameter wurden in diesen Vorversuchen untersucht:
• Verdünnung mit Ethanol
• Verdünnung mit n-Propanol
• Erhöhung des Tensidzusatzes
• Zusatz alternativer Tenside
• Zusatz von Wasser
• Zusatz von unpolaren Lösungsmitteln
Zur Stabilitätsüberprüfung wurden verschiedene Rezepturen von Dispersionen
in Reagenzgläsern angesetzt und über einen Zeitraum von 360
Stunden regelmäßig optisch und mittels Partikelgrößenmessung bewertet.
Zusätzlich wurden die gleichen Dispersionen zur Überprüfung des Eindringverhaltens
und der Weißschleierbildung auf lose Sandschüttungen
aufgebracht.
Da die Stammlösung L bei allen Versuchen bessere Resultate erzielte,
wird im Folgenden nur auf diese Ergebnisse eingegangen:
• Ethanol erwies sich gegenüber n-Propanol als das bessere
Lösungsmittel für Calciumhydroxid-Sol. Alle Dispersionen in
Ethanol erbrachten bei der Partikelgrößenmessung kleinere Teilchengrößen
als bei Verdünnungen mit n-Propanol. Zusätzlich
zeigten die mit Ethanol verdünnten Dispersionen eine geringere
Neigung zur Weißschleierbildung und damit verbunden ein
besseres Eindringverhalten an den Sandprüfkörpern.
158 Aus patentrechtlichen Gründen werden die Produktnamen der Tenside in dieser Arbeit nicht angegeben.
59

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
• Die Auswirkungen der Erhöhung des Tensidzusatzes (Tensid L)
waren abhängig davon, ob das Tensid in Wasser oder in Ethanol
gelöst wurde. Bei wässrig gelöstem Tensid erbrachte eine
Erhöhung des Zusatzes kurzfristig keine Stabilitätsveränderung,
längerfristig (schon nach 24 Stunden) konnte allerdings eine
Erhöhung der Partikelgrößen und eine beginnende
Phasentrennung festgestellt werden. Bei einer Erhöhung von in
Ethanol gelöstem Tensid erzeugte dies eine Verbesserung der
Stabilität der Dispersionen. Zudem konnte hierdurch eine
Verringerung der Weißschleierbildung beobachtet werden. Die
gleiche Tendenz zeigte sich beim Zusatz eines alternativen
Tensids. Die Auswirkungen eines kationischen Tensids in verschiedenen
Konzentrationen waren abhängig davon, ob das Tensid
in Wasser oder in Ethanol gelöst war. Wässrig gelöstes Tensid
erzeugte bei Erhöhung der Zusatzmenge eine Erhöhung der
Partikeldurchmesser und eine frühzeitig einsetzende Gelbildung. In
Ethanol gelöstes Tensid bewirkte bei Erhöhung der Zusatzmenge
weder eine Verschlechterung noch eine Verbesserung der
Stabilitätseigenschaften.
• Die Auswirkungen des Zusatzes von Wasser zu den Dispersionen
wurden untersucht. In zahlreichen Vorversuchen des Ingenieurbüros
Ziegenbalg zeigte sich, dass ein Zusatz von 10 Vol.%
Wasser die Carbonatisierungsreaktion des Calciumhydroxid-Sols
begünstigt 159 . Zur Carbonatisierung des abgeschiedenen Calciumhydroxids
bedarf es, wie bei der Carbonatisierung von Luftkalken
(s. Abschnitt 2.2.1), einer gewissen Wassermenge. Im Rahmen
dieser Vorversuche wurde jedoch deutlich, dass ein Wasserzusatz
von mehr als 10 Vol.% die Stabilität der Dispersionen stark herabsetzt.
159 Freundliche mündliche Mitteilung von Frau Ziegenbalg am 07.02.2006.
60

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
• Mit dem Zusatz des unpolaren Lösungsmittels n-Pentan konnten
gute Ergebnisse bezüglich der Eindringtiefe festgestellt werden. An
den Sandprüfkörpern bewirkte dieser Zusatz einen sehr hohen
Verfestigungsgrad bei sehr geringer Weißschleierbildung.
Die Ergebnisse dieser Vorversuche wurden dann abschließend in einer
weiterführenden Versuchsreihe anhand der Festigung von Kalkmörtelprismen
160 überprüft. Hierbei zeigte sich, dass die Dispersion, bei der
gänzlich auf einen Wasserzusatz verzichtet wurde, besser in das poröse
Kalkputzgefüge eindringen konnte. Die Überprüfung der Biegezug- und
Druckfestigkeit erbrachte eine geringe Festigkeitssteigerung.
5.2.4 Modifikation des Penetrationsverhaltens
Im Rahmen einer Diplomarbeit 161 an der Fachhochschule Köln wurde auf
der Basis der vorangegangenen Versuchreihen erneut die anwendungstechnische
Eignung von Calciumhydroxid-Sol als Festigungsmittel für
historische Kalkputze überprüft. Die ausgehende Fragestellung war,
weshalb eine Dispersion mit Partikeln dieser minimalen Größendimension
nicht in der Lage ist ausreichend kapillar in einen porösen Baustoff
einzudringen 162 . Zudem war es nicht geklärt, warum das Sol eine große
Neigung zur Bildung optisch störender Weißschleier an der Baustoffoberfläche
besaß. Hieraus ergab sich die Zielsetzung, das Penetrationsverhalten
von Calciumhydroxid-Sol im Rahmen dieser Arbeit positiv zu
verändern 163 .
In praktischen Versuchen an Kalkputz-Probekörpern 164 wurden einige der
in Frage kommenden Faktoren, wie Dispersionsstabilität, Viskosität,
160 Kalkmörtelprismen mit den Maßen 2x2x8 cm.
161 SCHÖNHOFER 2006.
162 SCHÖNHOFER 2006, S. 2.
163 An dieser Stelle werden nur die für den experimentellen Teil dieser Diplomarbeit relevanten Ergebnisse
zusammengefasst.
164 Für diese Versuche wurden zylindrische Probekörper aus Kalkmörtel hergestellt mit den Maßen h: 4 cm
und d: 5 cm. Bindemittel-Zuschlag-Verhältnis 1:5, bzw. 1:2,5 Volumenteile. SCHÖNHOFER 2006, S. 44.
61

5. Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL)
Polarität und Porosität, bewusst verändert, um deren Auswirkungen auf
das Penetrationsverhalten untersuchen zu können.
Eine positive Auswirkung erbrachte das Herabsetzen der Viskosität der
Dispersion durch einen Zusatz eines niedrigviskosen Lösungsmittels 165 .
Hierfür wurden die Lösungsmittel n-Pentan (unpolares Lösungsmittel) und
Aceton (polares Lösungsmittel) eingesetzt, welche beide sehr niedrige
Viskositätswerte besitzen und dadurch beide das Penetrationsverhalten
von Ca(OH) 2 -Sol stark verbessern konnten. An den Kalkputzprobekörpern
konnten durch diesen Zusatz Eindringtiefen der Dispersion von bis zu
4 cm ermittelt werden 166 . Hierbei war keine Weißschleierbildung an der
Oberfläche der behandelten Probekörper zu beobachten 167 . Zusätzlich
erzielte der Zusatz von Aceton und n-Pentan in einem kapillaren Saugversuch
eine deutlich gesteigerte Eindringgeschwindigkeit der
Calciumhydroxid-Sol-Dispersion 168 . Da n-Pentan aufgrund seines unpolaren
Charakters nicht mit Wasser mischbar ist, bestand die Vermutung,
dass es in einer realen Objektsituation zu Problemen durch vorhandene
Baustofffeuchte kommen könnte 169 . Aus diesem Grund wurde bei der
Festigung einer Probefläche im Museum ROEMERVILLA in Bad
Neuenahr-Ahrweiler 170 eine Rezeptur mit Aceton verwendet. Die Festigung
der Probefläche wurde in Zusammenarbeit mit Katrin Schönhofer
begonnen und von der Verfasserin dieser Diplomarbeit fortgesetzt.
Die hier beschriebenen Forschungsarbeiten stellen den bisherigen
Entwicklungsstand von Calciumhydroxid-Sol, bzw. CaLoSiL dar 171 . Als
Ergebnis dieser Untersuchungen konnten dem neuen Produkt positive
Eigenschaften wie geringe Teilchengröße, gute Dispersionsstabilität und
eine verfestigende Wirkung zugesprochen werden. Zudem wurden in den
165 SCHÖNHOFER 2006, S. 70 ff.
166 Die Eindringtiefe wurde durch das Anfärben mit dem Alkaliindikator Phenolphthalein ermittelt.
SCHÖNHOFER 2006, S. 76.
167 SCHÖNHOFER 2006, S. 75.
168 SCHÖNHOFER 2006, S.77-79.
169 SCHÖNHOFER 2006, S. 110.
170 Genaue Beschreibung der Probefläche in Abschnitt 6.1.2.
171 Freundliche mündliche Mitteilung von Herrn Dr. Ziegenbalg am 15.03.2007.
62

6. Praktische Anwendungsversuche
letzten Arbeiten einige negative Parameter (Wahl des richtigen Lösungsmittels,
Wasserzusatz, Penetrationsverhalten) positiv beeinflusst. Es
bestand jedoch weiterhin Forschungsbedarf hinsichtlich der Überprüfung
der Weißschleierbildung und der Festigkeitssteigerung.
6. Praktische Anwendungsversuche
Die Festigkeitssteigerung mittels einer Konsolidierung mit Calciumhydroxid-Sol
wird im Rahmen dieser Arbeit mit zwei unterschiedlichen
Versuchsreihen untersucht.
Zum Einen handelt es sich hierbei um die Probefläche an dem römischen
Kalkputz im Museum ROEMERVILLA in Bad Neuenahr-Ahrweiler. Anhand
dieser Probefläche kann das Festigungsmittel unter praxisnahen
Bedingungen am Objekt erprobt werden. Zum Anderen wird das
Festigungsmittel mit unterschiedlichen Rezepturen in einer Versuchsreihe
an Kalkputzprobekörpern überprüft.
6.1 Probefläche Museum ROEMERVILLA
Die Arbeiten an der Probefläche im Museum ROEMERVILLA wurden
2006 in Zusammenarbeit mit Katrin Schönhofer begonnen und werden im
Rahmen dieser Diplomarbeit von der Verfasserin fortgeführt und
abschließend untersucht.
Der Zusatz von Aceton erbrachte bei den Versuchen von SCHÖNHOFER
einen positiven Einfluss auf das Penetrationsverhalten von Calciumhydroxid-Sol
172 . Er bewirkte eine verbesserte Eindringtiefe (bis zu 4 cm an
Probekörpern) bei keiner sichtbaren Weißschleierbildung. Da diese
Versuche lediglich an Probekörpern durchgeführt wurden, geben diese
Ergebnisse nur eine Tendenz mit eingeschränkter Gültigkeit wieder. Ziel
dieser Versuchsreihe ist es, diese Ergebnisse an einem praxisnahen
Objekt zu überprüfen.
172 SCHÖNHOFER 2006, S. 110.
63

6. Praktische Anwendungsversuche
6.1.1 Objektbeschreibung
Von Seiten des Landesamtes für Denkmalpflege Rheinland-Pfalz wurden
römische Kalkunterputze aus Raum 3 der Römervilla am Silberberg in
Ahrweiler zur Herstellung einer Probefläche und zur weiteren Beprobung
zur Verfügung gestellt.
Abb. 6: Grundriss der Römervilla am Silberberg in Ahrweiler. Quelle: STAJKOSKI
1995. Raum 3 ist rot markiert.
Die Römervilla am Silberberg in Ahrweiler wurde zwischen 1980 und 1990
im Auftrag des Landesamtes für Denkmalpflege Rheinland-Pfalz (Außenstelle
Koblenz) ergraben 173 . Es handelt sich um ein Herrenhaus vom Typ
„villa rustica“ aus dem 2. bis 3. Jahrhundert n. Chr. 174 mit angeschlossenem
Badetrakt. Das Gebäude hat einen langschmalen Grundriss von
72 m Länge und 18-20 m Gebäudetiefe. Das später angebaute so
genannte Reihenbad verlängert die Villa im Westen um 13 m 175 . Viele
bautechnische Besonderheiten, wie Hypokaustanlage, Kühlanlage und
verschiedene Ofensysteme sind heute im Museum zu besichtigen.
173 FEHR 2003, S. 13.
174 Unter der heutigen zugänglichen Römervilla befindet sich noch ein Vorgängerbau aus dem 1. Jahrhundert
n. Chr., welcher bisher nur an wenigen Stellen nachgewiesen werden konnte. Siehe hierzu auch FEHR
2003, S. 15 ff.
175 FEHR 2003, S. 20.
64

6. Praktische Anwendungsversuche
Der Erhaltungszustand der ausgegrabenen römerzeitlichen Bausubstanz
ist für die Gebiete nördlich der Alpen einmalig und wird mit ähnlichen
Bauten des mediterranen Raumes (z.B. Pompeji oder Hercolaneum)
verglichen. Das Mauerwerk steht zum Teil bis zur Fensterhöhe. Nicht nur
das Mauerwerk präsentiert sich in ungewöhnlich gutem Zustand, sondern
auch dessen farbige Ausschmückung im Bereich der Sockelzone innerhalb
der Räume ist in weiten Partien hervorragend an Ort und Stelle
erhalten. Hinzu kommt der im Verssturz gefundene bemalte Wandverputz,
welcher sich zu fast vollständigen Ausmalungen von Zimmerdecken oder
Wandpartien zusammensetzen lässt 176 . Bis zum Herbst 1981 wurden alle
bis dahin ergrabenen Wandmalereien auf Empfehlung des Trierer Landesmuseums
in Stacco-Technik abgenommen 177 . Dazu gehörten die
gesamten Malereien aus Raum 3.
Raum 3 ist ein fast quadratischer Raum mit einer Fläche von 7,5 m 2 . Das
Mauerwerk ist in diesem Raum bis auf Fensterhöhe erhalten. Die
Abnahme der Wandmalereien betraf lediglich den malereitragenden
Oberputz. Die Unterputze beließ man in situ, sie wurden jedoch durch die
Abnahme des Oberputzes teilweise zerstört. Da von Seiten des Landesamtes
für Denkmalpflege eine Reapplikation der Wandmalereien an ihren
ursprünglichen Standort vorgesehen ist, sind mögliche Weißschleierbildungen
durch die Behandlung mit Calciumhydroxid-Sol unbedenklich.
Zudem ist eine Beprobung zur Bestimmung der Eindringtiefe und der
Festigkeitssteigerung möglich.
6.1.2 Beschreibung der Probefläche (Bestand und Zustand)
Die Probefläche wurde an der Anschlussecke von der Nordwand zur
Westwand angelegt. Maximale Höhe: 87 cm, maximale Breite: 55,5 cm
176 Homepage des „Museum Roemervilla“, Ahrweiler http://www.ahrtal.de/MuseumRoemervilla.htm
(02.08.2006)
177 Die abgenommenen Wandmalereifragmente lagern seit 1992 im Archiv des Landesamtes für
Denkmalpflege, Außenstelle Koblenz, in der Festung Ehrenbreitstein (Koblenz). Quelle:
STAJKOSKI 1995, S. 13.
65

6. Praktische Anwendungsversuche
(genaue Bemaßung in der Kartierung S. 137-138 im Anhang). Im Bereich
der Probefläche befindet sich ein tubulus 178 .
Abb. 7: Ausschnitt aus Abbildung 1. Die rote Markierung zeigt
die Lage der Probefläche an der Nordwand von Raum 3.
Die vorhandenen Putze der Probefläche wurden im Rahmen dieser Arbeit
optisch begutachtet und werden nachfolgend beschrieben. Für die Unterputze
aus Raum 3 liegen keine Untersuchungsergebnisse vor. Lediglich
von Unterputz 1 konnte eine Probe entnommen werden, an der eine Putzanalyse
durchgeführt wurde.
Mauermörtel:
Die Nordwand von Raum 3 wurde aus Grauwackebruchsteinen mit einem
grauen Kalkmörtel gemauert. Der Mörtel weist als Zuschlag Sand mit
Korngrößen bis zu 20 mm auf. Die Steine wurden mit relativ viel Mörtel
verbaut, wodurch das Mauerwerk ungleichmäßig wirkt. Die Wandstärke
beträgt ca. 60 cm. Der Mauermörtel befindet sich in gutem Zustand und
kann als stabil eingestuft werden.
Unterputz 1:
Auf das Mauerwerk ist ein rötlich-brauner Unterputz aufgebracht
(vermutlich als Ausgleichsputz). Dieser erscheint bindemittelreicher als der
178 Raum 3 ist mit einer Hypokaustanlage versehen. Diese besteht aus einem auf Ziegelpfeilern hohl
liegenden Estrichfußboden. In Feuerungskanälen (praefurnium) erhitzte Luft zirkulierte unter diesem
Boden und konnte durch kleine Kamine aus Hohlziegeln (tubulus) in den Wänden nach oben abziehen.
66

6. Praktische Anwendungsversuche
Mauermörtel und weist als Zuschlag neben Sand (Größtkorn 10 mm)
einen hohen Anteil an Stroh-Häcksel auf. Der Stroh-Häcksel weist Längen
bis zu 50 mm auf.
Abb. 8: Probefläche im Vorzustand, Streiflichtaufnahme (24.07.2006).
Die Zuschlagzusammensetzung stellte sich in der Putzanalyse 179 wie folgt
dar: Weißgelber silikatischer Sand (0-4 mm), graue Bestandteile in den
mittleren und gröberen Fraktionen und ein geringer Feinkiesanteil
(4-10 mm).
179 Die Putzanalyse wurde mit freundlicher Unterstützung von Dr. Karin Kraus (Institut für Steinkonservierung,
Mainz) durchgeführt (IFS-Proben-Nr. M 2195). Die Proben wurden in Anlehnung an den von WISSER und
KNÖFEL (1987) vorgeschlagenen Analysengang chemisch und mineralogisch auf Bindemittelart,
Bindemittelgehalt, Zuschlagzusammensetzung und Zuschlagsieblinie untersucht.
67

6. Praktische Anwendungsversuche
Abb. 9: Zuschlagszusammensetzung Unterputz 1.
Das Bindemittel wurde im Rahmen dieser Analyse als ein Kalk mit
hydraulischen Anteilen (vorbehaltlich der MgO-Bestimmung) identifiziert.
Die weiteren Analyseergebnisse sind in der nachfolgenden Übersicht
zusammengefasst:
Ergebnisse der Putzanalyse:
Bindemittelgehalt (heute)
B/Z- Verhältnis
Säureaufschließbares SiO 2
bezogen auf Bindemittel
Säurelöslicher MgO-Gehalt
bezogen auf Bindemittel
41,5 in M.%
1:1,4 in MT
8,8 in M.%
Liegt nicht vor
Tabelle 4: Übersicht der Ergebnisse aus der Putzanalyse.
Die Sieblinie ist im nachfolgenden Diagramm dargestellt:
68

6. Praktische Anwendungsversuche
Sieblinie
100.0
97.6
100.0
90.0
89.9
80.0
Siebdurchgang [M.-%]
70.0
60.0
50.0
40.0
32.9
71.6
30.0
20.0
10.0
10.9
5.9 7.3
0.0
0.01 0.1 1 10 100
Maschenweite [mm]
Abb. 10: Darstellung der Sieblinie von Unterputz 1.
Die Putzstärke beträgt, abhängig vom darunter liegenden Mauerwerk,
zwischen 5 und 50 mm. Der Unterputz 1 weist keine Entfestigung im
Sinne einer bröckelnden Gefügeauflockerung auf, er ist jedoch durch ein
Netz aus Rissen gestört, welche vermutlich auf die mechanische
Belastung durch aufliegendes Erdreich zurückzuführen sind. In einigen
Bereichen zeigt der Unterputz 1 aufstehende Schalen auf.
Unterputz 2:
Auf den rötlich-braunen Unterputz 1 folgt ein grauer Unterputz 2 mit
hohem Zuschlaganteil (verglichen mit Unterputz 1). Als Zuschlag wurde
Sand mit Korngrößen bis zu 20 mm verwendet. Unterputz 2 ist in den
meisten Bereichen der Probefläche nicht mehr vorhanden. An einigen
Stellen ist noch die abgezogene Oberfläche von Unterputz 2 zu erkennen.
In diesen Bereichen ist der Putz weitestgehend stabil. Zudem weist Unterputz
2 ein sehr poröses und stark entfestigtes Gefüge auf. Im Bereich des
tubulus ist der Putz so entfestigt, dass er stark sandend ist und man ihn
mit dem Finger leicht eindrücken kann.
69

6. Praktische Anwendungsversuche
Abb. 11: Detailaufnahmen der Probefläche im Vorzustand. Stark entfestigte
und bröckelnde Bereiche der Unterputze.
6.1.3 Festigung
Die Putzfestigung mit Calciumhydroxid-Sol erfolgte in sieben Zyklen mit
zwei Dispersionen unterschiedlicher Konzentrationen. Die Rezepturen
basieren auf den Versuchsergebnissen der Diplomarbeit SCHÖNHOFER
2006. Die Rahmenbedingungen während der Festigung waren nach
Herstellerangaben ideal. Eine geringe Luftfeuchtigkeit wird während der
Verarbeitung als vorteilhaft angegeben 180 . Die Klimadaten während der
Auftragszyklen sind in Tabelle 5 aufgeführt.
Für die ersten drei Zyklen wurde eine Calciumhydroxid-Sol-Dispersion mit
einem Wirkstoffgehalt von 12,5 g/l und folgender Rezeptur verwendet:
250 ml Ca(OH) 2 -Sol (Ca(OH) 2 -Konzentration 50 g/l)
450 ml Ethylalkohol
300 ml Aceton
180 S. Hinweise des Herstellers zur Anwendung von CaLoSiL im Anhang, Loseblattsammlung ab S. 202.
70

6. Praktische Anwendungsversuche
Das Festigungsmittel wurde mittels Spritze und Kanüle im Flutverfahren
aufgebracht. Die Probefläche wies insgesamt ein sehr gutes Saugverhalten
auf, es blieb kein Ca(OH) 2 -Sol an der Oberfläche stehen.
Abb. 12: Gesamtaufnahme der Probefläche im Zwischenzustand nach dem ersten
Auftrag von Calciumhydroxid-Sol. Auf der Oberfläche hat sich ein leichter
Weißschleier gebildet.
Die stark aufgelockerten und porösen Gefügezonen (Schuppen- und
Schalenbildung) nahmen besonders viel Festigungsmittel auf. Nach dem
Verdunsten des Lösungsmittels (nach dem ersten Auftrag) zeigte sich ein
leichter, aber doch optisch wahrnehmbarer Weißschleier auf der Oberfläche
(vgl. Abb. 12). Die Probefläche wurde anschließend mit einem
feuchten Tuch abgehangen, um die klimatischen Rahmenbedingen für die
Carbonatisierung etwas zu verbessern. Von Museumsseite wurde das
Tuch regelmäßig nachgenässt.
71

6. Praktische Anwendungsversuche
Zwischen den einzelnen Festigungszyklen wurde eine Ruhephase von
mindestens 3 Stunden eingehalten, in der das Lösungsmittel vollständig
abdampfen konnte.
Beim zweiten und dritten Auftrag des Festigungsmittels konnte jeweils
eine Verstärkung des Weißschleiers festgestellt werden (vgl. Abb. 13),
dies betraf vor allem die weniger entfestigten Bereiche von Unterputz 1.
Die Probefläche nahm beim dritten Auftrag nur noch ca. die Hälfte der
Festigermenge auf, verglichen mit dem ersten Auftrag. Stark poröse und
entfestigte Gefügezonen (insbesondere Partien von Unterputz 2 rund um
den tubulus) nahmen auch beim dritten Auftrag noch größere Mengen an
Festigungsmittel auf.
Abb. 13: Gesamtaufnahme der Probefläche nach dem dritten Auftrag von Calciumhydroxid-Sol
(09.08.2006). Auf der Oberfläche hat sich vor allem im Bereich von
Unterputz 1 ein Weißschleier gebildet. Die rote Markierung zeigt die Probeentnahmestelle
des Putzstückes von Abb. 14.
72

6. Praktische Anwendungsversuche
Beim vierten Zyklus wurde eine zweite Calciumhydroxid-Sol-Dispersion
mit einem Wirkstoffgehalt von 25 g/l und folgender Rezeptur mit aufgenommen:
500 ml Ca(OH) 2 -Sol (Ca(OH) 2 -Konzentration 50 g/l)
250 ml Ethylalkohol
250 ml Aceton
Besonders die stark entfestigten Bereiche (insbesondere Partien von
Unterputz 2) waren zu diesem Zeitpunkt noch so stark porös und
offenporig, dass anzunehmen war, das ein höherer Wirkstoffgehalt ohne
Probleme einzudringen vermochte. Mit dieser zweiten Dispersion wurden
partiell die stark entfestigten Bereiche gefestigt. Nach dem sechsten
Auftrag war eine weitere Verstärkung der Weißschleierbildung zu
beobachten. Sie zeigte sich nun auch in den vormals stark entfestigten
und porösen Gefügezonen des Unterputzes 2 im Bereich des tubulus.
Abb. 14: Abgenommenes Putzstück aus dem Bereich von Unterputz 1. Größe des
Putzstückes: ca. 6x10 cm. Der rote Pfeil markiert die Eindringrichtung.
73

6. Praktische Anwendungsversuche
In die Risse konnte Calciumhydroxid-Sol sehr gut eindringen. Dies konnte
mithilfe von Phenolphthalein an einem entnommenen Probestück bestätigt
werden (s. Abb. 14).
Der Gesamtverbrauch an Festigungsmittel betrug nach sieben Auftragszyklen
16,9 l, davon 12 l mit einem Wirkstoffgehalt von 12,5 g/l und 4,9 l
mit einem Wirkstoffgehalt von 25 g/l. Dies entspricht einem Calciumhydroxideintrag
von 272,5 g. Die Auftragsmengen der einzelnen
Festigungszyklen sind der nachfolgenden Tabelle 5 zu entnehmen.
Aufträge Datum Auftragsmenge
12,5 g/l
Auftragsmenge
25 g/l
Klima
1 24.07.06 3,2 l - 31 °C / 25 % rel. LF
2 31.07.06 2,2 l - 27 °C / 35 % rel. LF
3 31.07.06 1,4 l - 28 °C / 27 % rel. LF
4 09.08.06 0,8 l 1,4 l 23 °C / 55 % rel. LF
5 23.10.06 1,6 l 1,5 l 19 °C / 60 % rel. LF
6 09.11.06 1,8 l 1 l 7 °C / 60 % rel. LF
7 17.11.06 1 l 1 l 15 °C / 60 % rel. LF
Tabelle 5: Auftragsmenge des Festigungsmittels je Auftragszyklus.
6.1.4 Optische Bewertung der Probefläche nach der Festigung
Auf der Probefläche hat sich im Rahmen der Festigung ein extremer
Weißschleier gebildet (vgl. hierzu Abb. 15). Es war zu beobachten, dass
dieser sich während der Festigung mit jedem weiteren Zyklus verstärkte.
Besonders in den Bereichen von Unterputz 1 hat sich ein starker Weißschleier
gebildet, der vor allem in den Vertiefungen der inhomogenen
Oberfläche als kompakte Schicht aufliegt. Die Bildung des Weißschleiers
ist darauf zurückzuführen, dass das Gefüge des Putzes relativ dicht ist,
insbesondere in den Zonen von Unterputz 1.
74

6. Praktische Anwendungsversuche
Unterputz 2 nahm das Festigungsmittel wesentlich besser auf und wies
zudem erst im späten Verlauf der Festigung eine Weißschleierbildung auf.
Das Gefüge dieses Putzes war so stark porös und entfestigt, dass es nicht
möglich war ein Probestück aus diesem Bereich zu entnehmen, ohne
größere Schäden in Kauf zu nehmen.
Abb. 15: Gesamtansicht der Probefläche im Zwischenzustand (26.04.2007). Ausmaß
der Weißschleierausbildung nach einer Standzeit von fünf Monaten.
Mittels Glasfaser konnte der Weißschleier auf der Probefläche reduziert
werden (vgl. Abb. 16), jedoch blieb eine weißliche Verfärbung der
Putzoberfläche zurück. Dies beruht unter anderem darauf, dass die
aufliegende weiße Schicht aus den Tiefen der Oberfläche nicht komplett
entfernt werden konnte.
75

6. Praktische Anwendungsversuche
Abb. 16: Detailaufnahme der Probefläche im Endzustand (26.04.2007).
Die rote Markierung zeigt eine Testfläche zur Weißschleierreduzierung.
6.1.5 Untersuchung der Festigkeitssteigerung
Nach der Maßnahme wurde der Probefläche eine möglichst lange
Reaktionszeit zur Carbonatisierung des Festigungsmittels eingeräumt. Die
Beprobung der Probefläche wurde fünf Monate nach dem letzten Auftragszyklus
vorgenommen.
Haptisch ist insgesamt eine Festigkeitssteigerung an der Probefläche
festzustellen. Der Putz erscheint nach der Festigung mit Calciumhydroxid-
Sol in sich stabiler und lässt ohne weiteres die mechanische Abnahme
des Weißschleiers mittels Glasfaser zu. Insbesondere im Bereich des
Unterputzes 1 ist ein befriedigendes Ergebnis erzielt worden. Im Bereich
der stark entfestigten Zonen von Unterputz 2 fällt bei der haptischen
Beurteilung der Festigkeitssteigerung der Anstieg geringer aus, dennoch
ist auch hier der Putz deutlich in sich stabiler und fester als vor der
Festigungsmaßnahme. Das Festigungsmittel konnte rund um das Loch in
dem Bereich des tubulus nicht lange genug im Putzgefüge verweilen, da
es während des Auftrags sehr schnell von oben durch tropfte. Gerade in
76

6. Praktische Anwendungsversuche
diesem stark entfestigten und porösen Putzbereich konnte so eine nur
unzureichende Menge des Festigungsmittels im Gefüge verbleiben. Dies
zeigt sich auch darin, dass die seitlichen und unteren Randzonen des
Lochs merklich gefestigter erscheinen als der obere Bereich.
Abb. 17: Gesamtaufnahme der Probefläche im Endzustand (26.04.2007).
Bohrwiderstandsmessung
Zur weiteren Beurteilung der Festigkeitssteigerung wurden Bohrwiderstandsmessungen
181 an der Probefläche und zum Vergleich im
ungefestigten angrenzenden Bereich durchgeführt. Es wurden fünf
181 Die Bohrwiderstandsmessung wurde mit dem Messgerät TERSIS der Firma GEOTRON-ELEKTRONIK
GmbH durchgeführt.
77

6. Praktische Anwendungsversuche
Bohrungen an der Probefläche und zwei Bohrungen als Referenz in den
ungefestigten Grenzbereich vorgenommen. Die genauen Messpunkte sind
in der Kartierung (im Anhang S.137-138) eingezeichnet. Die Messungen
wurden mit einem Anhangsgewicht von 2 kg ausgeführt.
Abb. 18 Messung des Bohrwiderstandes am 26.04.2007.
Die Aussagekraft der Messungen ist in diesem Fall sehr begrenzt, da fast
alle Messungen nach kurzem Bohrfortschritt stagnierten und nach fünf
Minuten abgebrochen wurden. Nur bei einer Messung im Referenzbereich
(Messung 6) konnte knapp die gesamte Wegstrecke des drei cm langen
Bohrers zurückgelegt werden 182 . Aufgrund der großen Zuschlagskornfraktionen
ist zu vermuten, dass der Bohrer auf ein Quarzkorn traf und
daher nicht weiter eindringen konnte.
Allerdings lässt sich anhand des zu beobachteten Bohrverhaltens
während der Messungen eine Aussage zur Festigkeitssteigerung treffen.
An den Messpunkten in der gefestigten Probefläche traf der Bohrer auf
weitaus mehr Widerstand als im Referenzbereich und die Messungen
stoppten früher. Im ungefestigten Putzbereich ist das Gefüge so weit auf-
182 Die Diagramme der Messungen, sofern auswertbar, sind im Anhang S. 139-141 enthalten.
78

6. Praktische Anwendungsversuche
gelockert, dass der Bohrer zunächst die groben Zuschlagskörner seitlich
verdrängen kann. Erst ab einer gewissen Eindringtiefe ist das
Wegdrücken des Großkorns nicht mehr möglich und der Bohrer stoppt
beim Auftreten auf das nächste Quarzkorn. Ein Beleg dafür sind die
seitlichen Ausbrüche rund um das Bohrloch, welche an den Bohrungen
der Probefläche ausblieben. Anhand dieser Beobachtungen wird ein
Festigkeitsanstieg der Probefläche sichtbar.
6.1.6 Bewertung
Das Festigungsmittel Calciumhydroxid-Sol erwies sich im Praxistest an
der Probefläche im Museum ROEMERVILLA in Ahrweiler als baustellentauglich
und anwenderfreundlich. Es konnte mittels Spritze und Kanüle im
Flutverfahren ohne Probleme aufgetragen werden und zeigte ein gutes
Eindringverhalten während der Applikation.
Haptisch beurteilt wurde eine deutliche Festigkeitssteigerung an der
Probefläche sichtbar. Allerdings konnten hierfür keine Belege in Zahlenwerten
ermittelt werden.
Als negativ muss die frühe Weißschleierbildung, schon nach dem ersten
Auftrag, beurteilt werden. Der Weißschleier verschlimmerte sich im Laufe
der Festigungsmaßnahme zunehmend und lag zum Ende hin als
kompakte weiße Schicht auf der Objektoberfläche. Dieser extreme Weißschleier
konnte mittels Glasfaser zwar ausgedünnt aber nicht vollständig
entfernt werden. Hierbei ist fraglich, ob diese aufliegende Schicht auf der
Oberfläche langfristige Folgen, in Form von einem veränderten
thermischen und hygrischen Verhalten des Putzgefüges, bedeuten
könnte.
6.2 Versuchsreihe mit Kalkmörtelprismen
Für die Fragestellungen dieser Arbeit ist es sinnvoll, Probekörper zu
verwenden, die in ihrer Zusammensetzung und Herstellung klar definiert
und dadurch in ihren wesentlichen Charakteristika vergleichbar sind.
Zudem können an diesen Prüfkörpern nicht zerstörungsfreie Unter-
79

6. Praktische Anwendungsversuche
suchungsmethoden zur Überprüfung der Festigkeitssteigerung angewendet
werden. Die Verwendung von so genannten Dummies ist
allerdings in ihrer Aussagekraft eingeschränkt, da ein unter Laborbedingungen
hergestellter und schnell carbonatisierter Prüfkörper nicht
das Anforderungsprofil eines natürlich verwitterten und gealterten
Kalkputzes wiederspiegeln kann.
6.2.1 Herstellung der Prüfkörper
Für die nachfolgend beschriebene Testreihe sind Kalkmörtelprismen mit
den Maßen 4x4x16 cm hergestellt worden. Als Bindemittel wurde Sumpfkalk
183 ausgewählt und als Zuschlag ungewaschener Grubensand
(Kalscheuren).
Darstellung der Korngrößenverteilung
30
25
24,26
22,88
Rückstand in g
20
15
10
9,84
19,26
13,48
7,1
5
0
2,16
0,5
0

6. Praktische Anwendungsversuche
schiedlichen Lochweiten ausgesiebt. Die Massenanteile der erhaltenen
Fraktionen wurden ebenfalls gewogen. Die Einwaage betrug 100 g. Die
Korngrößenverteilung und die Sieblinie werden in den Abbildungen 20 und
21 als Diagramm veranschaulicht.
Darstellung der Sieblinie
100
90
80
92,9
100
Durchgang in Gew%
70
60
50
40
30
20
10
0
70,02
56,54
37,28
13,02
0,52 1,02 3,18

6. Praktische Anwendungsversuche
wurden ca. alle 4 Tage 6 kg Trockeneis in der Box verdampft 185 . Nach vier
Wochen wurden regelmäßig Stichproben entnommen. Zur Überprüfung
der fortlaufenden Carbonatisierung sind diese mittig zerteilt und mit einer
1 %igen Phenolphthalein-Lösung 186 angefärbt worden. Nach sechs
Wochen zeigte sich keine Rosafärbung mehr und die Prüfkörper waren
vollständig durchcarbonatisiert. Anschließend lagerten die Prüfprismen
weitere sechs Monate bei einem Raumklima von 45-50 % relative Luftfeuchte
und 21-23 °C. Nach diesem Herstellungsverfahren kann eine
Verfälschung der Versuchsergebnisse durch eine nicht vollständig abgeschlossene
Carbonatisierung der Prüfkörper ausgeschlossen werden.
6.2.2 Versuchsaufbau
Es wurden je 25 Prüfkörper mit vier unterschiedlichen Rezepturen behandelt.
Zusätzlich standen 25 unbehandelte Prismen als Referenzproben
zur Verfügung. Probenbezeichnung Referenz 1-25.
Versuchsreihe 1: RöVi 1
Für diese Versuchsreihe wurde die Rezeptur 1 der Probefläche im
Museum ROEMERVILLA mit einem Wirkstoffgehalt von 12,5 g/l verwendet:
250 ml Ca(OH) 2 -Sol (Ca(OH) 2 -Konzentration 50 g/l)
450 ml Ethylalkohol
185 Die Vorgehensweise bei der Begasung der Prüfkörper basiert auf den Untersuchungsergebnissen von
Oskar Emmenegger. Hierbei ist besonders auf eine ausreichende Restfeuchte der Prismen zu achten, da
sonst das CO2-Gas nicht aufgenommen werden kann. EMMENEGGER 1998, S. 139 ff.
186 Der Säure-Basen-Indikator Phenolphthalein reagiert auf alkalische Ionen (pH>8,5) mit einem
Farbumschlag von farblos nach rosa. Da Calciumcarbonat einen niedrigeren pH-Wert besitzt, findet bei
einer vollständigen Carbonatisierung kein Farbumschlag statt.
82

6. Praktische Anwendungsversuche
300 ml Aceton
Probenbezeichnung: RöVi1-1 bis 25.
Versuchsreihe 2: RöVi 2
Entsprechend der Anwendung an der Probefläche im Museum
ROEMERVILLA wurden die Prismen in dieser Versuchsreihe zunächst mit
der Rezeptur 1 (Wirkstoffgehalt 12,5 g/l) behandelt und dann mit der
Rezeptur 2 (Wirkstoffgehalt 25 g/l) weiter bearbeitet:
500 ml Ca(OH) 2 -Sol (Ca(OH) 2 -Konzentration 50 g/l)
250 ml Ethylalkohol
250 ml Aceton
Probenbezeichnung: RöVi2-1 bis 25.
Versuchsreihe 3: CaLoSiL
In dieser Reihe wurde die Empfehlung des Herstellers für die strukturelle
Festigung von historischen Kalkputzen aufgenommen 187 . Es handelt sich
um das Produkt CaLoSiL IP-15. Das Calciumhydroxid-Sol liegt hierbei in
iso-Propanol mit einem Wirkstoffgehalt von 15 g/l vor.
Probenbezeichnung: CaLoSiL 1 bis 25.
Versuchsreihe 4: CaLoDiL
An dieser Stelle kam noch einmal die Herstellerempfehlung CaLoSiL IP-15
zum Einsatz. Zusätzlich wurde in dieser Versuchsreihe das vom Hersteller
angebotene Carbonatisierungshilfsmittel DiLoCarB 188 getestet.
Probenbezeichnung: CaLoDiL 1 bis 25.
187 Da dieses Produkt zum Zeitpunkt der Probefläche im Museum ROEMERVILLA noch nicht auf dem Markt
war, konnte es nicht zur Anwendung am Objekt mit aufgenommen werden.
188 Genauere Erläuterung zu DiLoCarB in Abschnitt 6.2.4.
83

6. Praktische Anwendungsversuche
Der Auftrag der Dispersionen erfolgte in Anlehnung an das häufig angewendete
Flutverfahren mithilfe einer Pipette auf die Oberfläche. Hierfür
wurde bewusst die Prismenseite mit der abgezogenen Sinterschicht als
Auftragsfläche gewählt, um eine offenporige bzw. weniger verdichtete
Oberfläche zu haben. Die Oberflächenbeschaffenheit des Baustoffs ist ein
relevanter Faktor für das erfolgreiche Eindringvermögen des Festigungsmittels
189 .
Das Festigungsmittel wurde so lange auf die Oberfläche aufgetropft, bis
es nicht mehr in das Putzgefüge eingesaugt wurde. Sobald sich eine
längere Standzeit auf der Oberfläche abzeichnete, wurde der Auftragszyklus
unterbrochen, um eine Verdichtung der Oberfläche zu vermeiden.
Nach vollständiger Verdunstung des Lösungsmittels wurden die Aufträge
mehrfach wiederholt. Je nach Versuchsreihe konnte unterschiedlich viel
Festigungsmittel in die Prüfkörper eingebracht werden.
Versuchsreihe Auftragsmenge
gesamt
in ml
Durchschnittliche
Auftragsmenge
pro Prisma in ml
Referenz unbehandelt unbehandelt
RöVi 1 6800 272
RöVi 2 12,5 g/l: 4400
25 g/l: 2400
176
96
CaLoSiL 4800 192
CaLoDiL 5000 200
Tabelle 6: Auftragsmenge des Festigungsmittels je Versuchsreihe.
189 Dies zeigte sich in den zahlreichen Vorversuchen und wird auch vom Hersteller angemerkt. Vgl.
Chemiesemesterarbeit der Verfasserin und Herstellerangaben im Anhang 132.
84

6. Praktische Anwendungsversuche
6.2.3 Anfärbung mit Alkaliindikator Phenolphthalein
Pro Versuchsreihe wurden die Prismen 1, 6, 11, 16, 21 und 25 nach der
Behandlung mittig zerteilt und mit einer Phenolphthalein-Lösung (1 % in
Ethanol) besprüht.
Da das originale Bindemittel der Putzprobekörper in Form von Calciumcarbonat
vorliegt, welches einen niedrigeren pH-Wert besitzt als 8,5, findet
in den Bereichen in die Calciumhydroxid eingedrungen ist ein Farbumschlag
statt. Somit weist die eintretende Rosaverfärbung des
alkalischen Bereiches auf die Eindringtiefe des alkalischen
Calciumhydroxids in den Prismen hin.
Abb. 21: Die Anfärbung des alkalischen Bereiches mit Phenolphthalein an den
Prismen der Versuchsreihe RöVi 1. Die Rosafärbung weist auf die Eindringtiefe des
alkalischen Calciumhydroxids hin.
Zusammenfassende Bewertung der gemessenen Eindringtiefen:
Die gemessenen Eindringtiefen variieren sehr stark innerhalb einer Versuchsreihe.
Sie lassen dadurch kaum eine Bewertung anhand der sechs
Prüfkörper zu, da die Werte zu stark voneinander abweichen (vgl.
Abb. 21-24). Zur besseren Verdeutlichung wurden in Tabelle 7 die
einzelnen Werte aufgeführt und nicht die Mittelwerte.
85

6. Praktische Anwendungsversuche
Abb. 22: Prüfkörper der Versuchsreihe RöVi 2. Nachweis der Eindringtiefe von
Calciumhydroxid über Anfärbung des alkalischen Bereichs mit Phenolphthalein.
Eine mögliche Ursache für die stark unterschiedlichen gemessenen Eindringtiefen
innerhalb einer Versuchsreihe könnte eine Oberflächenverdichtung
an den Probekörpern sein. Trotz gleicher Rezeptur und
gleichen Rahmenbedingungen konnten bei der Herstellung der
Probekörper nicht exakt gleiche Herstellungsbedingungen eingehalten
werden. Hieraus wird der enorme Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit
eines Baustoffes auf das Penetrationsverhalten von Calciumhydroxid-Sol
(CaLoSiL) sehr deutlich.
RöVi 1
RöVi 2
CaLoSiL
CaLoDiL
1 6 11 16 21 25
3,5 Keine
einheitliche
Eindringtiefe
2
Kern 2,5 x 2
cm nicht
2
Kern 1,5 x 2
cm nicht
4 1
0,2
nur
Randbereich
3 4
Keine
Anfärbung
1
Kern 3 x 3 Kern 3 x 3
cm nicht cm nicht
4 0,2
nur
Randbereich
3,5 4
nicht
homogen
3 4 4
0,5
nur
Randbereich
4
Kern 1 x 1
cm nicht
0,5
nur
Randbereich
0,2
nur
Randbereich
Kern 1 x 1
cm nicht
0,3
nur
Randbereich
0,2
nur
Randbereich
Tabelle 7: Gemessene Eindringtiefe nach Anfärbung mit Phenolphthalein in cm.
86

6. Praktische Anwendungsversuche
Abb. 23: Prüfkörper der Versuchsreihe CaLoSiL. Nachweis der Eindringtiefe von
Calciumhydroxid über Anfärbung des alkalischen Bereichs mit Phenolphthalein.
Die Versuchsreihen RöVi 1 und RöVi 2 (Rezepturen der Probefläche)
zeigen höhere durchschnittliche gemessene Eindringtiefen als die
Versuchsreihen CaLoSiL und CaLoDiL (Herstellerempfehlung
CaLoSiL IP-15).
RöVi 1 RöVi 2 CaLoSiL CaLoDiL
Mittelwert 3 2,5 1,22 1,47
Tabelle 8: Mittelwerte der gemessenen Eindringtiefen in cm.
An diesem Punkt wird der Einflussfaktor des Lösungsmittels auf das
Penetrationsverhalten offensichtlich. Das Lösemittel der Versuchsreihen
RöVi 1 und RöVi 2 ist primär Ethanol mit unterschiedlich hohen Zusätzen
an Aceton. In den Versuchsreihen CaLoSiL und CaLoDiL ist iso-Propanol
das Lösemittel. In den Versuchen von SCHÖNHOFER 2006 wurde
deutlich, dass der Schlüssel zu einer Optimierung des Penetrationsverhaltens
in der Verringerung der Viskosität liegt 190 . Aus diesem Grund
wiesen die Rezepturen mit einem Zusatz von Aceton (niedrigviskoses
Lösemittel) bessere Eindringtiefen auf und wurden zur Grundlage der
Rezepturen für die Probefläche im Museum ROEMERVILLA ausgewählt.
190 Vgl. hierzu SCHÖNHOFER 2006, S. 70-79.
87

6. Praktische Anwendungsversuche
Das Lösungsmittel iso-Propanol hat sowohl im Punkt der Viskosität, als
auch bei der Oberflächenspannung höhere Werte als Ethanol und Aceton
und weist vermutlich daher ein schlechteres Eindringverhalten auf.
Aceton Ethanol iso-Propanol
Siedepunkt 56 ºC 78,5 ºC 82,5 ºC
Viskosität 0,416 mPa s 1,200 mPa s 2,430 mPa s
Oberfl.spannung 23,30 mN/m 22,60 mN/m 22,80 mN/m
Tabelle 9: Gegenüberstellung einiger physikalischer Werte von Aceton, Ethanol
und iso-Propanol. Angaben nach WILLMES 2001.
Abb. 24: Prüfkörper der Versuchsreihe CaLoDiL. Nachweis der Eindringtiefe von
Calciumhydroxid über Anfärbung des alkalischen Bereichs mit Phenolphthalein.
6.2.4 Weitere Behandlung der Prismen
Die Prismen der Versuchsreihen RöVi 1, RöVi 2 und CaLoSiL wurden
nach dem Abdampfen des Lösungsmittels und kurzer Trocknungsphase
erneut in die Begasungsbox gelegt und für weitere sechs Wochen mittels
Trockeneis begast (s. Abschnitt 6.2.1). Aufgrund der Erfahrungswerte aus
dem Herstellungsprozess der Prüfkörper ist dieser Zeitraum mehr als ausreichend
für die vollständige Carbonatisierung des Calciumhydroxid-Sols.
Die Prismen der Versuchsreihe CaLoDiL wurden statt dessen mit dem
vom Hersteller angebotenen Carbonatisierungshilfsmittel DiLoCarB
behandelt.
88

6. Praktische Anwendungsversuche
DiLoCarB 191 wird insbesondere in Verbindung mit Produkten der Reihe
CaLoSiL empfohlen. In einem ersten Schritt erfolgt eine Behandlung mit
kolloidalem Calciumhydroxid. Nach dem Verdunsten des in CaLoSiL
enthaltenen Lösungsmittels erfolgt eine Behandlung mit DiLoCarB.
DiLoCarB wird vor der Anwendung mit Wasser versetzt. Die in Gegenwart
von Wasser ablaufende Umsetzung mit Calciumhydroxid führt zur
Freisetzung von Carbonationen, welche dann unmittelbar in Calciumcarbonat
überführt werden. Durch den Einsatz von DiLoCarB wird eine
deutlich schnellere Carbonatisierung von Kalkmörteln erreicht als mit
atmosphärischen Kohlendioxid. Diese ist auch an Orten möglich, wo kein
Luftzutritt gegeben ist. Es wird auf der Basis unterschiedlicher Lösungsmittel
angeboten und kann somit auf die Behandlung mit CaLoSiL
abgestimmt werden.
Eine genauere Erklärung des Wirkungsmechanismus stellt sich nach
Ziegenbalg 192 wie folgt dar:
DiLoCarB basiert auf dem Einsatz von Estern der Kohlensäure, die sich im
alkalischen Bereich und in Gegenwart von Wasser in Carbonationen und
dem entsprechenden Alkohol zersetzen. So zersetzt sich z.B. Dieethylcarbonat
in wässrigen, alkalischen Lösungen entsprechend der folgenden
Reaktionsgleichung in Carbonationen und Ethanol, wobei letzteres
verdunstet:
(C 2 H 5 O) 2 CO + 2 OH - CO 2- 3 + 2 C 2 H 5 OH
Die alkalischen Bedingungen werden durch die Anwesenheit von Ca(OH) 2
geschaffen.
Die Carbonationen selbst können mit anwesenden Calciumionen in einer
sehr schnellen Reaktion Calciumcarbonat bilden:
Ca 2+ + CO 3
2-
CaCO 3
191 Nach Herstellerangaben s. Anhang S. 133-135 und Loseblattsammlung ab S. 202.
192 Freundliche mündliche Mitteilung von Herrn Dr. Ziegenbalg am 15.04.2007.
89

6. Praktische Anwendungsversuche
Die Anwesenheit von Wasser ist für die Auflösung von Ca(OH) 2 und damit
für das Schaffen von alkalischen Bedingungen wesentlich. Die Reaktionszeit
kann durch den eingesetzten Ester sowie dem Wassergehalt
gesteuert werden. Nach der Wasserzugabe sollte das Mittel zügig, d.h.
innerhalb von ca. 30 Minuten, verarbeitet werden. Weiterhin ist wichtig,
dass der Kohlensäureester lange genug im zu behandelnden Baustoff
verbleibt und nicht verdunsten kann.
In diesem Fall wurde nach Absprache mit dem Hersteller DiLoCarB mit
Ethanol verwendet.
Nach Herstellerempfehlung wurden die Prismen der Versuchsreihe
CaLoDiL nach dem letzten Auftrag des Festigungsmittels mit Wasser
besprüht. Das Wasser verhindert das frühzeitige Abdampfen des
Lösungsmittels und verhilft so dem CaLoSiL in tieferen Gefügebereichen
zu verbleiben 193 . Nach dem vollständigen Abdampfen des Lösungsmittels
wurden die Prismen in einen verschließbaren Behälter in die Lösung
gelegt. Eine Anwendung von DiLoCarB direkt nach der Verarbeitung von
CaLoSiL ist nicht zu empfehlen, da das abdampfende Lösungsmittel das
Eindringen der Carbonatisierungshilfe behindern wurde.
500 ml DiLoCarB mit Ethanol müssen 750 ml Wasser zugegeben werden.
Bei dieser Mischung liegt die Carbonatisierungszeit bei etwa 10
Stunden 194 . Im Rahmen dieser Versuchsreihe wurden die Prismen für ca.
60 Stunden in der Lösung belassen.
Zur Überprüfung des Carbonatisierungsfortschrittes wurden nach einem
erneuten, vollständigen Abdampfen des Lösungsmittels die Prismen
CaLoDiL 4, 9, 14 und 20 mit dem Alkaliindikator Phenolphthalein besprüht.
Da kein Farbumschlag von farblos nach rosa statt fand, ist davon ausgegangen
worden, dass die Carbonatisierung des Festigungsmittels
vollständig abgeschlossen war.
193 Freundliche mündliche Auskunft von Herrn Dr. Ziegenbalg am 27.03.07.
194 Freundliche mündliche Mitteilung von Frau Gabi Ziegenbalg am 08.03.07.
90

6. Praktische Anwendungsversuche
6.2.5 Weißschleierbildung
Die behandelten Probekörper wurden optisch mit einem unbehandelten
Probekörper verglichen und bewertet. Zur Beurteilung der Weißschleierbildung
wurden die Prismen 9, 14 und 20 der jeweiligen Versuchsreihe
begutachtet. An allen Prismen hat sich ein mehr oder weniger starker
Weißschleier gebildet.
Die geringste Weißschleierbildung trat bei der Versuchsreihe RöVi 1
(Rezeptur 1, Probefläche) auf. Es handelt sich hierbei um eine leichte
Aufhellung der Oberfläche.
Abb. 25: Weißschleierbildung der Versuchsreihe RöVi 1. Die drei behandelten Prüfkörper
werden mit der unbehandelten Referenzprobe (links im Bild) verglichen.
Bei der Versuchsreihe CaLoSiL (CaLoSiL IP-15) kam es zu einer etwas
stärkeren Weißschleierbildung als bei der Versuchsreihe RöVi 1. Die
91

6. Praktische Anwendungsversuche
stärksten Weißschleier bildeten sich bei den Versuchsreihen RöVi 2
(Rezeptur 1+2, Probefläche) und CaLoDiL (CaLoSiL IP-15) aus. Hier kam
es zu einer deutlichen optischen Beeinträchtigung. Wobei die Weißschleierbildung
der Versuchsreihe CaLoDiL noch etwas stärker ausgeprägt
war als bei der Versuchsreihe RöVi 2.
Abb. 26: Weißschleierbildung der Versuchsreihe RöVi 2 im Vergleich mit einer
unbehandelten Referenzprobe (links im Bild).
Insgesamt betrachtet zeigt sich auch hier wieder der Einflussfaktor der
individuellen Oberflächenbeschaffenheit der Probekörper. Obwohl die
Prismen der Versuchsreihen CaLoSiL und CaLoDiL unter gleichen
Rahmenbedingungen mit dem gleichen Mittel (CaLoSiL IP-15) behandelt
wurden, bildete sich ein stärkerer Weißschleier bei der Versuchsreihe
CaLoDiL aus. Die Bildung eines Weißschleiers kann als Hinweis auf ein
schlechtes Eindringverhalten angesehen werden.
92

6. Praktische Anwendungsversuche
Abb. 27: Weißschleierbildung der Versuchsreihe CaLoSiL im Vergleich mit einer
unbehandelten Referenzprobe (links im Bild).
Abb. 28: Weißschleierbildung der Versuchsreihe CaLoDiL im Vergleich mit einer
unbehandelten Referenzprobe (links im Bild).
93

6. Praktische Anwendungsversuche
6.2.6 Quecksilberdruckporosimetrie-Messung
Wie in Abschnitt 2 beschrieben hat die Porosität eines Kalkputzes einen
Einflussfaktor auf seine Festigkeit. Daher erscheint es relevant die Porenraumveränderung
infolge der Festigung zu untersuchen. Dies wurde
mithilfe der Quecksilberdruckporosimetrie ermittelt.
Der Quecksilberdruckporosimetrie liegt das Prinzip der druckanhängigen
Quecksilberintrusion zu Grunde 195 : Um Quecksilber in die Poren von
porösen Feststoffen zu pressen, muss Druck gegen die Oberflächenspannung
des Quecksilbers aufgewendet werden. Das Prinzip des
Messverfahrens beruht auf Kapillarkräften 196 . Quecksilber wird, als nicht
benetzende Flüssigkeit, in das poröse Probenmaterial gedrückt und für
jede Druckstufe wird die von der Probe aufgenommene Menge registriert.
Die Steuerung der Druckerhöhung sowie die Aufnahme und Verarbeitung
der Messwerte erfolgt computergestützt. Der Messbereich des
Quecksilberdruckporosimeters erstreckt sich von 0,15-2000 bar, was
einem Radienbereich von 5·10 –5 m bis 3,7·10 –9 m entspricht.
Die Rohdichte beschreibt die Dichte eines porösen Körpers basierend auf
dem Volumen einschließlich der Porenräume. Die Reindichte dagegen
basiert auf dem porenfreien Volumen. Die Gesamtporosität errechnet sich
aus Rohdichte und Reindichte 197 .
195 GÖDICKE-DETTMERING 1997, S. 25.
196 WESCHE 1996, S. 71.
197 GÖDICKE-DETTMERING 1997, S. 21.
94

6. Praktische Anwendungsversuche
Für diese Messung wurden neben einer Referenzprobe die Prismen
RöVi 1-4 (Rezeptur 1, Probefläche) und CaLoSiL 4 (CaLoSiL IP-15) untersucht
198 . Die Messergebnisse sind in Tabelle 10 zusammengefasst 199 :
Referenz RöVi 1-4 CaLoSiL 4
Rohdichte δ R 2,029 g/cm 3 2,032 g/cm 3 2,063 g/cm 3
Reindichte δ 0 2,599 g/cm 3 2,520 g/cm 3 2,585 g/cm 3
Gesamtporosität p 21,93 Vol.% 19,35 Vol.% 20,16 Vol.%
Makroporen (> 10 -4 ) 7,61 Vol.% 6,38 Vol.% 7,18 Vol.%
Kapillarporen (> 10 -7 ) 13,33 Vol.% 11,69 Vol.% 11,68 Vol.%
Mikroporen (< 10 –7 ) 0,99 Vol.% 1,28 Vol.% 1,30 Vol.%
Mittl. Porenradius 2,981 µm 0,553 µm 3,896 µm
Tabelle 10: Messergebnisse der Hg-Druckporosimetrie.
Zusammenfassende Bewertung der Hg-Druckporosimetrie–Messung:
Bei beiden behandelten Probekörpern (RöVi 1-4 und CaLoSiL 4) sank im
Vergleich zur Referenzprobe die Gesamtporosität aufgrund des eingebrachten
Festigungsmittels. Bei der Probe RöVi 1-4 verringerte sich die
Gesamtporosität um ca. 12 % und bei der Probe CaLoSiL 4 um ca. 8 %.
Diese unterschiedlichen Ergebnisse stehen im Zusammenhang mit der
eingebrachten Menge des Festigungsmittels. Die Versuchsreihe RöVi 1
nahm eine durchschnittliche Menge von 272 ml Festigungsmittel pro
Prisma auf, die Versuchsreihe CaLoSiL hingegen eine durchschnittliche
Menge von 192 ml pro Prisma.
198 Die Messung der Quecksilberdruckporosimetrie wurde mit freundlicher Unterstützung von Herrn Dipl.-Ing.
B. Jungermann am Lehrstuhl für Bau- und Werkstoffchemie der Uni Siegen durchgeführt. Da es sich bei
dieser Untersuchung um ein aufwendiges Verfahren handelt, wurde die Probenanzahl auf drei beschränkt.
199 Die Porensummenkurven der Proben sind im Anhang S. 141-142 abgebildet.
95

6. Praktische Anwendungsversuche
Die Ergebnisse der Quecksilberdruckporosimetrie-Messungen lassen
erkennen, dass sich in beiden Fällen das Festigungsmittel sowohl in den
Makroporen als auch in den Kapillarporen einlagert. Aufgrund dieser
Porenraumveränderung verringern sich die Vol.%-Werte der Makroporen
und Kapillarporen. Durch das Verfüllen der Makro- und Kapillarporen entstehen
neue Mikroporen und deren Vol.%-Wert steigt an. Dies wird in den
Diagrammen zur Messung beim Porendurchmesser < 0,1 µm sichtbar 200 .
Der mittlere Porenradius wird durch die Probenpräparation verändert und
somit verfälscht. Für die Probenpräparation werden die Prüfkörper in 2-
4 mm kleine Bruchstücke zerteilt. Dabei lässt es sich nicht vermeiden
neue größere Poren herzustellen oder andere Poren zu vernichten. Daher
können bei diesen Proben die Ergebnisse für den mittleren Porenradius in
die Auswertung nicht mit einbezogen werden 201 .
Anhand dieser Messergebnisse wird noch einmal der in Abschnitt 2.2
beschriebene Einflussfaktor der Porosität auf die Festigkeit und die
strukturelle Festigung eines Putzes deutlich. Mit sinkender Porosität eines
Putzgefüges nimmt die Festigkeit zu. Und durch das Einbringen eines
Festigungsmittels wird der Porenraum verändert, so dass die Gesamtporosität
sinkt.
6.2.7 Ultraschall-Messung mit Bestimmung des E-Moduls
Für die Ultraschall-Messung mit Bestimmung des E-Moduls wurden die
Prismen 5, 10, 15, 18 und 24 je Versuchsreihe verwendet
Nach einer Festigungsmaßnahme sollte es im Allgemeinen zu einer
Steigerung der Ultraschallgeschwindigkeit kommen, da durch die
200 Vgl. hierzu die Porensummenkurven dieser Messung im Anhang, s. S. 141-142.
201 Freundliche mündliche Mitteilung von Siegbert Henkel, Fachbereich Baustoffchemie der Uni Siegen, am
14.06.07.
96

6. Praktische Anwendungsversuche
Festigungsmittelabscheidung vermehrt Kontaktpunkte im Gefüge
geschaffen werden 202 .
Die Bestimmung des dynamischen Elastizitätsmoduls erfolgte im Rahmen
dieser Arbeit mittels der Ultraschall-Messung 203 .
Die Mittelwerte der Ergebnisse 204 . sind in den nachfolgenden Tabellen
dargestellt 205 :
Referenz RöVi 1 RöVi 2 CaLoSiL CaLoDiL
Ultraschall-
Laufzeit VP
in km/s
1,976 2,363 2,180 2,374 2,314
Zunahme 19,59 % 10,32 % 20,14 % 17,11 %
Tabelle 11: Mittelwerte der Ultraschall-Laufzeit der jeweiligen Versuchsreihen.
Referenz RöVi 1 RöVi 2 CaLoSiL CaLoDiL
E-Modul 6,779 9,712 8,354 9,415 9,299
in kN/mm 2
Zunahme 43,27 % 23,23 % 38,88 % 37,17 %
Tabelle 12: Mittelwerte des E-Moduls der jeweiligen Versuchsreihe.
Angenommen werden kann, dass durch eine strukturelle Festigungsmaßnahme
der Wert ansteigt. Eine zu große Steigerung ist in diesem Fall aber
202 Beschreibung der Untersuchungsmethode s. Abschnitt 2.3.3.
203 Die Messungen wurden mit einem Gerät der Fa. Geotron-Elektonik (Pirna) durchgeführt.
Koffermesssystem UKS 12 mit Ultraschallgenerator USG 20, Scopemeter FLUKE 192 und
Dehnwellenmessköpfen 20 KHz, Programm Lighthouse 2000-DW.
204 Beschreibung dieser Untersuchungsmethode s. Abschnitt 2.3.2.
205 Die Einzelwerte der Untersuchung sind den Ergebnisstabellen im Anhang S. 159-163 zu entnehmen.
97

6. Praktische Anwendungsversuche
unerwünscht, da ein sprunghafter Anstieg zu Spannungen und so
möglicherweise zu Schädigungen führen kann 206 .
Zusammenfassende Bewertung der Ultraschall-Messung:
Allgemein ist eine Zunahme der Schallgeschwindigkeit zu verzeichnen.
Die prozentuale Zunahme der Versuchsreihen RöVi 1, CaLoSiL und
CaLoDiL liegen mit Werten zwischen 17 % und 20 % eng beieinander. Die
Versuchsreihe RöVi 2 (Rezeptur 1+2, Probefläche) hingegen liegt mit
einer Zunahme der Schallgeschwindigkeit von ca. 10 % weit unter dem
Durchschnitt 207 .
Dieses Phänomen wiederholt sich bei der Bestimmung des dynamischen
E-Moduls. Erwartungsgemäß stiegen bei allen Versuchsreihen die Werte
des E-Moduls an. Die prozentuale Zunahme liegt bei den Versuchsreihen
RöVi 1, CaLoSiL und CaLoDiL mit Werten zwischen 37 % und 43 % eng
beieinander. Wiederum fällt die Versuchsreihe RöVi 2 mit einem Zunahmewert
von 23 % aus dem Durchschnitt heraus. Im Vergleich mit
anderen Untersuchungen zur Festigkeitssteigerung im Rahmen einer
strukturellen Festigung von historischen Putzen sind diese Werte im
Normbereich 208 .
6.2.8 Biegezugfestigkeit β BZ (in Anlehnung an DIN 1168 Teil 2)
206 DIMMIG / ERFURT 1997, S. 241.
207 Laut KÖHLER lässt sich die prozentuale Zunahme der Schallgeschwindigkeit einer Festigkeitszunahme in
dieser Größenordnung gleichsetzten. KÖHLER 1998, S. 107. Aufgrund der Ungenauigkeit dieser
Untersuchungsmethode stellt die Verfasserin diese Aussage in Frage.
208 Vgl. hierzu z.B. die Untersuchungen des Brandenburgischen Landesamtes für Denkmalpflege,
KÖHLER 1998, S. 107-108 oder die ICCROM Untersuchung zur „Festigung von historischen Kalkmörteln
mit SiO2- abgebenden Produkten“ von 1998, KOBLISCHEK 2000, S. 89-92.
98

6. Praktische Anwendungsversuche
Die Biegezugfestigkeit wurden an den Prismen 3, 8, 13, 19 und 23 der
jeweiligen Versuchsreihe gemessen 209 .
Zur besseren Übersicht sind die Mittelwerte der einzelnen Versuchsreihen
in der nachfolgenden Tabelle dargestellt 210 :
Referenz RöVi 1 RöVi 2 CaLoSiL CaLoDiL
Mittelwert 0,75 1,15 0,96 1,05 1,25
in N/mm 2
Zunahme 53,33 % 28 % 40 % 66,67 %
Tabelle 13: Darstellung der Mittelwerte der Biegezugfestigkeitsmessung.
Zusammenfassende Bewertung der Biegezugfestigkeitsmessung:
Bei allen Versuchsreihen kam es durch die Festigung zu einer Steigerung
der Biegezugfestigkeit. Die Versuchsreihe RöVi 1 (Rezeptur 1, Probefläche)
erzielte die höchste Festigkeitssteigerung mit einer Zunahme von
53 %. Nach den vorangegangenen Untersuchungsergebnissen wies die
Versuchsreihe RöVi 2 (Rezeptur 1+2, Probefläche) erwartungsgemäß
auch in diesem Punkt die geringste Zunahme mit nur 28 % auf.
Auffällig ist, dass sich bei der Biegezugfestigkeitsmessung eine größere
Abweichung von ca. 27 % zwischen den Versuchsreihen CaLoSiL und
CaLoDiL ergibt. Beide Versuchsreihen wurden mit der Herstellerempfehlung
CaLoSiL IP-15 unter gleichen Rahmenbedingungen gefestigt
und unterscheiden sich nur im Punkt der Nachbehandlung. Die Versuchsreihe
CaLoSiL wurde mit Trockeneis begast und CaLoDiL wurde mit
DiLoCarB behandelt. In den vorherigen Untersuchungen lagen die
Ergebnisse dieser Versuchsreihen immer eng beieinander, bzw. die Werte
der Reihe CaLoDiL waren etwas niedriger als die der Reihe CaLoSiL.
209 Beschreibung der Untersuchungsmethode in Abschnitt 2.3.4.
210 Die Einzelwerte sind den Ergebnistabellen im Anhang S. 159-163 zu entnehmen.
99

6. Praktische Anwendungsversuche
Daher erscheint es nicht naheliegend diese Abweichung der Biegezugfestigkeit
auf die unterschiedliche Nachbehandlung zurück zu führen,
sondern auf ein unterschiedliches Penetrationsverhalten der Prüfkörper.
6.2.9 Druckfestigkeit β D (in Anlehnung an DIN 1168 Teil 2)
Die Druckfestigkeit wurden an den Prismen 3, 8, 13, 19 und 23 der
jeweiligen Versuchsreihe ermittelt 211 . Diese Messung wurde mit einer
Belastungsgeschwindigkeit von 1,5 N/mm 2 pro Sekunde durchgeführt.
Referenz RöVi 1 RöVi 2 CaLoSiL CaLoDiL
Mittelwert 2,75 4,03 3,56 2,84 3,47
in N/mm 2
Zunahme 46,55 % 29,45 % 3,27 % 26,18 %
Tabelle 14: Darstellung der Mittelwerte der Druckfestigkeitsmessung 212 .
Zusammenfassende Bewertung der Druckfestigkeitsmessung:
Die Festigung bewirkte bei allen Versuchsreihen einen Anstieg der
Druckfestigkeit. Die höchste Steigerung ist mit ca. 47 % bei der Versuchsreihe
RöVi 1 (Rezeptur 1, Probefläche) zu verzeichnen. Erstaunlich ist die
geringfügige Zunahme der Druckfestigkeit von ca. 3 % bei der Versuchsreihe
CaLoSiL. An den gleichen Prüfkörpern 213 wurde die Biegezugfestigkeit
gemessen, wobei eine deutliche Zunahme dieser von 40 %
211 Beschreibung der Untersuchungsmethode in Abschnitt 2.3.5.
212 Die Einzelwerte sind den Ergebnistabellen im Anhang S. 159-163 zu entnehmen.
213 An einem Prüfkörper wird zunächst die Biegezugfestigkeit gemessen, wobei dieser entzweit wird. An den
daraus erhaltenen Hälften wird anschließend die Druckfestigkeit ermittelt.
100

6. Praktische Anwendungsversuche
ermittelt wurde. Aus diesem Grund ist die geringfügige Steigerung weder
nachvollziehbar noch erklärbar. Ein Mess- oder Umrechnungsfehler kann
ausgeschlossen werden.
6.2.10 Kapillare Wasseraufnahme
Diese Messung wurde an den Prismen 5, 10, 15, 18 und 24 der jeweiligen
Versuchsreihe durchgeführt.
Die kapillare Wasseraufnahme gibt an, wie viel Wasser von einem Baustoff
aufgesaugt werden kann. Sie hängt ab von der Saugfähigkeit bzw.
der kapillaren Leitfähigkeit des Mörtels. Die Ergebnisse der Wasseraufnahme-Untersuchung
sind in der nachfolgenden Tabelle 15 dargestellt.
Referenz RöVi 1 RöVi 2 CaLoSiL CaLoDiL
w-Wert in kg/m 2·h 0,5 9,667 9,411 8,975 8,949 7,47
Abweichung in % -2,65 -7,16 -7,43 -22,73
B-Wert in mm/s 0,5 1,30 1,02 0,96 1,04 0,85
Abweichung in % -21,54 -26,15 -20 -34,62
Gesamtwasseraufnahme
unter Atmosphärendruck
nach 24 h in Gew.%
9,912 9,537 9,302 9,043 8,879
Abweichung in % -3,78 -6,15 -8,77 -10,42
Tabelle 15: Darstellung der Mittelwerte mit prozentualer Abweichung aus den
Ergebnissen der Untersuchung zu kapillaren Wasseraufnahme.
Die Prüfkörper wurden mit ihrer Stirnseite in Wasser gestellt und der
kapillare Saugvorgang über den Zeitraum von einer Stunde über die
101

6. Praktische Anwendungsversuche
Wägung der Gewichtszunahme und das Messen der Steighöhe nach
vorgegebenen Zeitintervallen protokolliert (nach DIN 52617) 214 .
Der Wasseraufnahmekoeffizient (w-Wert) beschreibt die spontane
Wasseraufnahme einer Putzoberfläche. Er ist der Proportionalitätsfaktor
der pro Flächeneinheit aufgesaugten Wassermasse in Bezug zur Zeit 215 .
Die relativ einfache und zerstörungsfreie Messmethode lässt unter
anderem auf die Dampfdiffusionsfähigkeit des untersuchten Putzes
schließen und damit auf seine Verwitterungsbeständigkeit. Vor Ort können
die Messungen mit dem so genannten Karsten’schen Prüfröhrchen vorgenommen
werden 216 . Der Wassereindringkoeffizient (B-Wert) ist der
Proportionalitätsfaktor zwischen der Steighöhe in Bezug zur Zeit 217 . Er gibt
die Wanderungsgeschwindigkeit des kapillar aufgenommenen Wassers
durch das Material im Verlauf des Saugvorgangs an.
Die Wasseraufnahme ist abhängig von der Gesamtporosität und der
Porenraumverteilung eines Baustoffes, da die Feuchtigkeit über das
System der offenen Poren in ihn eindringt 218 .
Zusammenfassende Bewertung der kapillaren Wasseraufnahme:
Die Probekörper gelten nach der Putz DIN 52617 aufgrund ihres w-Wertes
als wasserdurchlässig 219 .
Der Wasseraufnahmekoeffizient und Wassereindringkoeffizient sollten im
Rahmen einer Festigung entweder gleich bleiben oder abnehmen (vgl.
hierzu Abschnitt 4.3.). Bei allen Versuchsreihen kam es durch die
Behandlung mit Calciumhydroxid-Sol zu einer Abnahme des w- und B-
Wertes. Die Verringerung dieser Werte weist darauf hin, dass stark saug-
214 Vgl. hierzu die Ergebnisauswertung im Anhang, S. 189-201.
215 WESCHE 1996, S. 145.
216 WENDLER / SNETHLAGE 1989, S. 110.
217 WESCHE 1996, S. 145.
218 WENS 1998, S. 51.
219 Putz DIN 52 617: < 0,1 = wasserundurchlässig, 0,1-0,5 = wasserabweisend, 0,5-2,0 = wasserhemmend
und > 2,0 = wasserdurchlässig.
102

6. Praktische Anwendungsversuche
fähige Makroporen verengt wurden und somit auf eine Veränderung des
Porengefüges 220 . Diese Annahme wird durch die Ergebnisse der Quecksilberdruckporosimetrie
(Abschnitt 6.2.6) in diesem Fall bestätigt.
Die Abweichungen der Mittelwerte gelten laut Literaturangaben 221 nicht als
signifikante Veränderung nach der Festigung. Unter dem Gesichtspunkt
der zu erhaltenden Diffusionsoffenheit des Putzes ist dies positiv zu
bewerten.
6.2.11 Bohrwiderstandsmessung
Die Bohrwiderstandsmessung wurde an den Prismen 2, 7, 12, 17 und 22
der jeweiligen Versuchsreihe durchgeführt 222 .
Abb. 29: Die Messung des Bohrwiderstands am Prisma zur Erfassung des
Festigkeitsprofils erfolgte in Eindringrichtung des Festigungsmittels.
220 SNETHLAGE 1997, S. 80.
221 Z.B. RAUE 1998, S. 96.
222 Beschreibung der Untersuchungsmethode s. Abschnitt 2.3.1.
103

6. Praktische Anwendungsversuche
Ziel dieser Messung ist die Erfassung des Festigkeitsprofils der Probekörper.
Zu diesem Zweck wurden alle Prismen von der Tränkungsseite her
angebohrt, um ein evtl. Tiefenprofil erfassen zu können. Um ein möglichst
breites Spektrum des Festigkeitsprofils ermitteln zu können, wurden pro
Probekörper drei Bohrungen vorgenommen.
Auf die Ermittlung der durchschnittlichen Bohrhärte wurde in diesem Fall
verzichtet. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zur Erfassung der Festigkeitssteigerung
die Biegezug- und Druckfestigkeit gemessen, welche
genauere Werte und Aussagen liefern.
Abb. 30: Exemplarisches Diagramm, Prisma RöVi 1-17.
Zur Auswertung sind die drei Bohrungen pro Probekörper in einem
Diagramm dargestellt worden 223 . Optisch ist aus diesen drei Kurven die
Kurve ausgesucht worden, die einem angenommenen Mittelwert am
nächsten scheint. Die Errechnung einer Mittelwertskurve hätte die Mess-
223 Die Diagramme zur Bohrwiderstandsmessung sind im Anhang, S. 143-158 enthalten.
104

6. Praktische Anwendungsversuche
ergebnisse verfälscht. Die mittelwertsnahen Kurven sind in den
Diagrammen in Magenta markiert.
Zur besseren Übersicht werden dann wiederum die mittelwertsnahen
Kurven in einem Diagramm pro Versuchsreihe zusammengefasst. Die
Diagramme sind vollständig im Anhang ab S. 139 abgebildet.
Abb. 31: Exemplarisches Diagramm, Probenreihe RöVi 1.
Der Anstieg einer Kurve (Peak) zeigt nicht zwingend einen Festigkeitsanstieg
an, sondern weist auf ein Hindernis im Putzgefüge hin, z.B. in
Form eines Zuschlagskorns oder eines verdichteten Gefügebereichs. Die
Inhomogenität eines Putzgefüges erschwert dadurch die Auswertung der
Bohrwiderstandsmessung. Das Grobkorn des Zuschlages verhindert
mitunter das gleichmäßige Eindringen des Bohrers und verfälscht so die
Messung. In Verbindung mit den Beobachtungen der Bohrungen lassen
sich dennoch tendenzielle Aussagen zum Festigkeitsprofil treffen. Ebenso
ist ein Gesamtanstieg des Bohrwiderstandes als ein Hinweis auf einen
Festigkeitsanstieg zu bewerten.
105

6. Praktische Anwendungsversuche
Zusammenfassende Bewertung der Bohrwiderstandsmessung:
Die Versuchsreihen RöVi 1 (Rezeptur 1, Probefläche) und CaLoSiL
erzielten ein sehr gleichmäßiges Festigkeitsprofil. Die Bohrungen stockten
nicht und verlangsamten sich nur an wenigen Stellen. Dementsprechend
zeigen die Diagramme dieser Versuchsreihen nur wenige Peaks.
Ähnlich verhielt sich die Versuchsreihe CaLoDiL. Im Vergleich verliefen
die Bohrungen jedoch etwas weniger gleichmäßig und die Diagramme
präsentieren höhere Ausschläge.
Die Versuchreihe RöVi 2 (Rezeptur 1+2, Probefläche) grenzte sich im
Vergleich deutlich ab. In dieser Reihe hat sich kein einheitliches und
gleichmäßiges Festigungsprofil gebildet. Die Bohrungen stockten in vielen
Fällen und an einem Prisma (RöVi 2-2) musste sogar eine Bohrung
abgebrochen werden. Die Diagramme zeigen demnach mehr und höhere
Peaks. Es entstand der Eindruck, dass sich aufgrund des höheren Wirkstoffgehaltes
im Festigungsmittel (Rezeptur 2: 25 g/l) verdichtete
Gefügebereiche entwickelt haben.
6.2.12 Zusammenfassung der Untersuchungsergebnisse
Die Ergebnisse der einzelnen Untersuchungen für die Referenzproben
liegen mit ihren Werten (Festmörtelrohdichte, Biegezug- und Druckfestigkeit,
E-Modul und w-Wert) laut Vergleichsliteratur 224 im Normbereich
für einen Kalkputz. Die hier angewendeten Probekörper sind mit ihren
physikalischen Eigenschaften somit durchaus repräsentativ für einen
historischen Kalkputzmörtel.
Die vordergründige Fragestellung, ob eine strukturelle Festigung mit
Calciumhydroxid-Sol (CaLoSiL) die Festigkeit eines Putzgefüges steigern
kann, ist anhand der hier ermittelten Ergebnisse positiv zu beantworten.
Es konnte als Maximum eine Steigerung der Druckfestigkeit von fast 47 %
und der Biegezugfestigkeit von 53 % ermittelt werden.
224 Siehe hierzu z.B. DETTMERING / KOLLMANN 2001, S.27 oder auch KRAUS et al. 2001, S. 15 ff.
106

6. Praktische Anwendungsversuche
Insgesamt betrachtet erzielte die Versuchsreihe RöVi 1 (Rezeptur 1,
Probefläche: 12,5 g/l mit Zusatz des niedrigviskosen Lösemittels Aceton)
in allen Untersuchungen die besten Ergebnisse. Mit dieser Versuchsreihe
konnten die besten Eindringtiefen erreicht werden in Verbindung mit kaum
einer Weißschleierbildung. Sie wies die höchste Festigkeitszunahme auf,
wobei ein gleichmäßiges Festigkeitsprofil feststellbar war. Der Elastizitätsmodul
und die Wasseraufnahme wurden dabei nicht negativ beeinträchtigt.
Im Vergleich dazu wurden bei der Versuchsreihe RöVi 2 (Rezeptur 1
(12,5 g/l) und Rezeptur 2 (25 g/l) der Probefläche mit unterschiedlichen
hohen Zusätzen an Aceton) die schlechtesten Resultate beobachtet. Sie
erreichte eine deutlich geringere Festigkeitssteigerung (Druckfestigkeit
29 %, Biegezugfestigkeit 28 %) in Verbindung mit einem starken Weißschleier
und einem ungleichmäßigen Festigkeitsprofil. Es erschien der
Eindruck als hätten sich durch den hohen Wirkstoffgehalt partiell
verdichtete Gefügezonen ausgebildet. An dieser Stelle bestätigt sich die
Erkenntnis vorangegangener Untersuchungen, dass es effektiver ist mit
niedrigen Konzentrationen zu arbeiten 225 . Die Calciumhydroxid-
Konzentration hat einen erheblichen Einfluss auf die Viskosität der
Dispersion und somit auch auf das Penetrationsverhalten.
Die Versuchsreihen CaLoSiL und CaLoDiL wurden mit der Herstellerempfehlung
CaLoSiL IP-15 behandelt, wobei CaLoSiL anschließend mit
Trockeneis begast wurde und bei CaLoDiL das Carbonatisierungshilfsmittel
DiLoCarB zum Einsatz kam. Bei diesen beiden Versuchsreihen
wurden sehr unterschiedliche Ergebnisse sichtbar. Die angefärbte
Eindringtiefe betrug bei einigen Probekörpern fast 4 cm, bei einem
Großteil der Prüfkörper wurde jedoch nur eine unzureichende Eindringtiefe
von 0,2 bis 0,5 cm im Randbereich erkennbar. Im Zuge des schlechten
Eindringverhaltens bildeten sich dementsprechend starke Weißschleier
auf der Oberfläche aus. Besonders stark war derselbe bei der Versuchs-
225 Vgl. SCHÖNHOFER 2006, S. 78 ff.
107

7. Zusammenfassung und Ausblick
reihe CaLoDiL. In diesem Punkt muss die Oberflächenbeschaffenheit der
Probekörper berücksichtigt werden, welche trotz gleicher Herstellungsverfahren
nicht garantiert identisch sein kann. Ein wesentlicher Einflussfaktor
kann dennoch dem Lösemittel iso-Propanol von CaLoSiL IP-15 zugeschrieben
werden, dessen Viskosität und Oberflächenspannung deutlich
höher ist als der von Aceton und Ethanol (s. Tabelle 8). In Verbindung mit
dem leicht erhöhten Wirkstoffgehalt (15 g/l statt 12,5 g/l bei Rezeptur 1,
Probefläche) wird dies für die Erklärung der schlechten Eindringtiefen
angesehen. Auch die Festigkeitssteigerung zeigt bei diesen beiden
Versuchsreihen stark unterschiedliche Resultate. Die Biegezugfestigkeit
weist mit 40 % (CaLoSiL) und 67 % (CaLoDiL) eine sehr hohe Steigerung
auf, wobei die Druckfestigkeit unverständlicherweise nur eine geringe
Zunahme von 3 % (CaLoSiL) und 26 % (CaLoDiL) hervorbringt. Für diese
ungleichen Ergebnisse erscheinen die oben genannten Erläuterungen
nicht ausreichend.
7. Zusammenfassung und Ausblick
Das Anliegen dieser Arbeit ist es, die Eignung von Calciumhydroxid-Sol
als Mittel für die strukturelle Festigung von historischen Kalkputzen in
ersten Anwendungsversuchen zu überprüfen. Ein besonderes Augenmerk
liegt hierbei auf der Fragestellung, ob durch die Behandlung an einem
entfestigten Kalkputz eine Festigkeitszunahme in belegbaren Zahlen
nachweisbar ist.
Es wurde theoretisch dargestellt, dass die Festigkeit eines Kalkputzes im
Wesentlichen von seiner Zusammensetzung, seiner Herstellung und
seiner Applikation abhängig ist. Einen besonders großen Einfluss hat
hierbei das Bindemittel Kalk mit seinen spezifischen Erhärtungs- und
Kristallisationsmechanismen. Aufgrund der Tatsache, dass es sich bei
dem Bindemittel historischer Putze meist um Luftkalk oder Kalk mit
hydraulischen Anteilen handelt, sind diese theoretischen Grundlagen
sowohl für die Luftkalke als auch für die hydraulischen Kalke erarbeitet
worden. Weiterhin erweisen sich die Porosität des Putzgefüges und
108

7. Zusammenfassung und Ausblick
speziell die Porosität des Bindemittels als wesentliche Aspekte für die
Festigkeit eines Putzes. Entfestigte Putze haben eine veränderte Porosität
im Vergleich zum ursprünglichen, stabilen Vorzustand, insbesondere
durch Mikrorisssysteme in der entfestigten oder geschädigten Bindemittelmatrix.
Durch das Einbringen eines Festigungsmittels wird diese
Porosität erneut beeinflusst. Somit dient eine Festigung auch immer der
Wiederherstellung einer angemessenen Porosität, im Sinne einer Ähnlichkeit
zum ursprünglichen Zustand.
Bei Calciumhydroxid-Sol handelt es sich um eine Materialentwicklung bei
der 50-250 nm große Calciumhydroxidpartikel in Ethanol feinstverteilt als
Dispersion vorliegen. Für seine Eignung als Mittel für die Putzfestigung
sprechen vor allem seine optimale Materialkompatibilität und sein (im
Vergleich mit Kalkwasser) hoher Gehalt an Calciumhydroxid. Aufgrund der
geringen Größe der Partikel und des geringfügigen Tensidzusatzes weist
es eine gute Langzeitstabilität auf. Da es sich um ein wasserfreies
Material handelt, kommt es auch für die Anwendung an wasserempfindlichen
Objekten in Frage. Die Entwicklung des Materials begann
2005 und seit dem Herbst 2006 wird es unter dem Produktnamen
CaLoSiL dem Restaurierungsmarkt angeboten.
In vorangegangenen Versuchen konnte das bis dahin unzureichende
Penetrationsverhalten von Calciumhydroxid-Sol durch den Zusatz von
niedrigviskosen Lösemitteln positiv beeinflusst werden. Dieses Ergebnis
bildete die Grundlage zur Entwicklung der Rezepturen für die Probefläche
an einem römischen Putz im Museum ROEMERVILLA in Bad Neuenahr-
Ahrweiler.
Die Probefläche im Museum ROEMERVILLA stellt die erste Anwendungsüberprüfung
von Calciumhydroxid-Sol unter praxisnahen Rahmenbedingungen
dar. In diesem praktischen Versuch kamen zwei Rezepturen mit
unterschiedlich hohem Wirkstoffgehalt (Rezeptur 1: 12,5 g/l und
Rezeptur 2: 25 g/l) zum Einsatz.
Im Rahmen dieser Festigung trat eine extrem starke Weißschleierbildung
an der Objektoberfläche auf, obwohl eine Weißschleierbildung in Labor-
109

7. Zusammenfassung und Ausblick
versuchen an Kalkputz-Probekörpern nicht sichtbar wurde. Eine Weißschleierbildung
ist optisch störend, in den meisten Fällen aus restauratorischer
Sicht nicht vertretbar und zudem ein Indiz für ein mangelndes
Eindringverhalten des Festigungsmittels in den porösen Baustoff. Unter
diesen Gesichtspunkten wären nachfolgende Versuche mit niedrigviskosen
Lösemitteln wünschenswert, um das Eindringverhalten weiter zu
optimieren. Der Weißschleier konnte mittels Glasfaser reduziert, jedoch
nicht vollständig entfernt werden. Hier stellt sich die Frage, ob ein Weißschleier
eine Beeinträchtigung der Dampfdiffusionsfähigkeit des Putzes
darstellen könnte. Eine Überprüfung dessen, z.B. mithilfe der Messung der
kapillaren Wasseraufnahme nach Karsten, erscheint im Rahmen einer
weiteren Beobachtung der Probefläche erstrebenswert.
Haptisch wurde eine Festigkeitssteigerung an der Probefläche beobachtet.
Die Messung des Bohrwiderstandes ermöglichte jedoch aufgrund des
groben Zuschlagskornes des römischen Putzes nur eine begrenzte Aussagekraft
zum Beleg dieser Festigkeitszunahme.
Zur weiteren Überprüfung einer Festigkeitssteigerung durch die Behandlung
mit Calciumhydroxid-Sol sind die Rezepturen der Probefläche im
Museum ROEMERVILLA in praktischen Versuchen an Kalkputz-Probekörpern
angewendet worden. An diesen Prüfkörpern sind auch
zerstörende Untersuchungsmethoden (Messung der Biegezug- und
Druckfestigkeit) durchgeführt worden, die an der Probefläche nicht zur
Anwendung kamen. Da die an der Probefläche verwendeten Rezepturen
in dieser Form nicht vom Hersteller angeboten werden, ist zum Vergleich
das Produkt CaLoSiL IP-15 als Empfehlung für die strukturelle Festigung
von Kalkputzen in diese Probenreihe mit aufgenommen worden.
Die Untersuchungen der Versuchsreihe mit Kalkmörtelprismen unterstützen
vorangegangene Beobachtungen, dass das Festigungsmittel auf
der Basis von Calciumhydroxid-Sol in der Lage ist in ein poröses Putzgefüge
einzudringen und sich dort abzulagern. Die Untersuchung der
Quecksilberdruckporosimetrie zeigt hierbei, dass das Festigungsmittel
vorwiegend Veränderungen im Bereich der Makro- und Kapillarporen
110

7. Zusammenfassung und Ausblick
bewirkt. Hieraus ergibt sich eine Änderung der Gesamtporosität des Putzgefüges,
die klar auf die erfolgte Festigung zurückgeführt werden kann.
Die Erkenntnisse vorangegangener Versuche bezüglich des Eindringverhaltens
bestätigen sich ebenfalls in den Ergebnissen dieser Versuchsreihe.
Es ist empfehlenswert mit einer niedrigen Ca(OH) 2 -Konzentration zu
arbeiten. Die Rezeptur 1 der Probefläche (12,5 g/l) erzielte im Rahmen
dieser Arbeit die besten Resultate, sowohl bezüglich des Eindringverhaltens
als auch bezüglich einer gleichmäßigen Festigkeitssteigerung.
Zudem zeigt sich auch in dieser Versuchsreihe, dass die Oberflächenbeschaffenheit
eines Baustoffes entscheidend ist für den Erfolg einer
Festigung mit Calciumhydroxid-Sol.
Der Einfluss des Dispersionsmediums und die damit verbundene
Viskosität wird im Vergleich der Ergebnisse der Rezeptur 1 und des
Produktes CaLoSiL IP-15 erneut sichtbar. Die schlechteren und teilweise
ambivalenten Resultate von CaLoSiL IP-15 werden dem höherviskosen
Lösemittel iso-Propanol in Verbindung mit dem leicht erhöhten Feststoffgehalt
des Sols (15 g/l) zugeschrieben. Hiermit wird noch einmal der
Bedarf unterstrichen, die Forschung auf das optimale Transportmedium
und das richtige Zusammenspiel von Feststoffkonzentration und Dispersionsmedium
für das Calciumhydroxid-Sol zu intensivieren. Die Viskosität
der Dispersion erscheint anhand der Ergebnisse dieser Arbeit und der
vorangegangenen Untersuchungen ausschlaggebend für das Penetrationsverhalten
und damit zusammenhängend für die gleichmäßige
Verteilung im Gefüge eines Kalkputzes.
In einer Versuchsreihe dieser Arbeit (Versuchsreihe CaLoDiL) ist das
Carbonatisierungshilfsmittel DiLoCarB angewendet worden. Bei diesem
Mittel erfolgt eine Carbonatisierung durch das Einbringen von Estern der
Kohlensäure. Die Überprüfung der alkalischen Bereiche nach der Verwendung
mittels dem Alkaliinidkator Phenolphthalein machte keine
Anfärbung der Prismen sichtbar. Dies verweist auf eine vollständige
Carbonatisierung. Durch den Einsatz des Kohlensäureesters bilden sich
während der Carbonatisierung Carbonat-Ionen aus. Demzufolge erscheint
111

7. Zusammenfassung und Ausblick
es möglich, dass sich ein verändertes Porenraumgefüge in der Bindemittelmatrix
bildet. Inwieweit dies langfristige Folgen für den Putz haben
könnte ist an dieser Stelle nicht abschätzbar. Vor einer Nutzung an einem
historischen Putz erscheinen genauere Analysen empfehlenswert.
Aus den Untersuchungen zur Festigkeitszunahme kann eine positive
Bilanz gezogen werden. Die Biegezug- und die Druckfestigkeit konnten
bei allen Versuchsreihen gesteigert werden und im Fall der Versuchsreihe
RöVi 1 kann sogar eine Zunahme von ca. 50 % vorgewiesen werden. Da
die Ergebnisse aus Versuchen an Kalkputz-Probekörpern allerdings nur
bedingt auf ein Praxisobjekt übertragbar sind, wäre eine Überprüfung an
einer praxisnahen Probefläche mit der Möglichkeit zur Probenentnahme
für zerstörende Messungen sinnvoll.
Abschließend lässt sich festhalten, dass die im Vorfeld vermutete Eignung
von Calciumhydroxid-Sol als Mittel für die strukturelle Festigung von
historischen Kalkputzen im Punkt der Festigkeitszunahme bestätigt
werden konnte, jedoch eine weitere Optimierung des Produktes
wünschenswert wäre.
112

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121

9. Abbildungsverzeichnis
9. Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Sphärolitische Kristallaggregate im Endstadium der Erhärtung.
Quelle: NEY 1967, S. 433................................................................. 25
Abb. 2: Darstellung zum Schema der Bohrwiderstandsmessung. Quelle:
WENDLER / SATTLER 1996, S. 147................................................ 31
Abb. 3: Darstellung des Prinzips zur Anregung der Biegeschwingung.
Quelle: KNÖFEL / SCHUBERT 1990, S. 14. .................................... 32
Abb. 4: Darstellung der Messung zur Biegezugfestigkeit. Quelle:
ROSS / STAHL 2003, S.80............................................................... 36
Abb. 5: Beanspruchungspunkte eines Materialgefüges durch
unterschiedliche Verwitterungsarten. Quelle: ROSS / STAHL 2003,
S. 188 ............................................................................................... 38
Abb. 6: Grundriss der Römervilla am Silberberg in Ahrweiler. Quelle:
STAJKOSKI 1995. Raum 3 ist rot markiert. ...................................... 64
Abb. 7: Ausschnitt aus Abbildung 1. Die rote Markierung zeigt die Lage
der Probefläche an der Nordwand von Raum 3................................ 66
Abb. 8: Probefläche im Vorzustand, Streiflichtaufnahme (24.07.2006). ... 67
Abb. 9: Zuschlagszusammensetzung Unterputz 1................................... 68
Abb. 10: Darstellung der Sieblinie von Unterputz 1.................................. 69
Abb. 11: Detailaufnahmen der Probefläche im Vorzustand. Stark
entfestigte und bröckelnde Bereiche der Unterputze. ....................... 70
Abb. 12: Gesamtaufnahme der Probefläche im Zwischenzustand nach
dem ersten Auftrag von Calciumhydroxid-Sol. Auf der Oberfläche hat
sich ein leichter Weißschleier gebildet. ............................................. 71
Abb. 13: Gesamtaufnahme der Probefläche nach dem dritten Auftrag von
Calciumhydroxid-Sol (09.08.2006). Auf der Oberfläche hat sich vor
allem im Bereich von Unterputz 1 ein Weißschleier gebildet. Die rote
Markierung zeigt die Probeentnahmestelle des Putzstückes von
Abb. 14. ............................................................................................ 72
Abb. 14: Abgenommenes Putzstück aus dem Bereich von Unterputz 1.
Mithilfe von Phenolphthalein wurde sichtbar gemacht, dass
Calciumhydroxid-Sol vor allem in die Risse eingedrungen ist. Größe
des Putzstückes: ca. 6x10 cm. Der rote Pfeil markiert die
Eindringrichtung. ............................................................................... 73
Abb. 15: Gesamtansicht der Probefläche im Zwischenzustand
(26.04.2007). Ausmaß der Weißschleierausbildung nach einer
Standzeit von fünf Monaten. ............................................................. 75
Abb. 16: Detailaufnahme der Probefläche im Endzustand (26.04.2007).
Die rote Markierung zeigt eine Testfläche zur
Weißschleierreduzierung. ................................................................. 76
122

9. Abbildungsverzeichnis
Abb. 17: Gesamtaufnahme der Probefläche im Endzustand (26.04.2007).
.......................................................................................................... 77
Abb. 18 Messung des Bohrwiderstandes am 26.04.2007. ....................... 78
Abb. 19: Darstellung der Korngrößenverteilung. ...................................... 80
Abb. 20: Darstellung der Sieblinie. ........................................................... 81
Abb. 21: Die Anfärbung des alkalischen Bereiches mit Phenolphthalein an
den Prismen der Versuchsreihe RöVi 1. Die Rosafärbung weist auf
die Eindringtiefe des alkalischen Calciumhydroxids hin.................... 85
Abb. 22: Prüfkörper der Versuchsreihe RöVi 2. Nachweis der Eindringtiefe
von Calciumhydroxid über Anfärbung des alkalischen Bereichs mit
Phenolphthalein. ............................................................................... 86
Abb. 23: Prüfkörper der Versuchsreihe CaLoSiL. Nachweis der
Eindringtiefe von Calciumhydroxid über Anfärbung des alkalischen
Bereichs mit Phenolphthalein............................................................ 87
Abb. 24: Prüfkörper der Versuchsreihe CaLoDiL. Nachweis der
Eindringtiefe von Calciumhydroxid über Anfärbung des alkalischen
Bereichs mit Phenolphthalein............................................................ 88
Abb. 25: Weißschleierbildung der Versuchsreihe RöVi 1. Die drei
behandelten Prüfkörper werden mit der unbehandelten
Referenzprobe (links im Bild) verglichen........................................... 91
Abb. 26: Weißschleierbildung der Versuchsreihe RöVi 2 im Vergleich mit
einer unbehandelten Referenzprobe (links im Bild). ......................... 92
Abb. 27: Weißschleierbildung der Versuchsreihe CaLoSiL im Vergleich mit
einer unbehandelten Referenzprobe (links im Bild). ......................... 93
Abb. 28: Weißschleierbildung der Versuchsreihe CaLoDiL im Vergleich mit
einer unbehandelten Referenzprobe (links im Bild). ......................... 93
Abb. 29: Die Messung des Bohrwiderstands am Prisma zur Erfassung des
Festigkeitsprofils erfolgte in Eindringrichtung des Festigungsmittels.
........................................................................................................ 103
Abb. 30: Exemplarisches Diagramm, Prisma RöVi 1-17. ....................... 104
Abb. 31: Exemplarisches Diagramm, Probenreihe RöVi 1..................... 105
123

10. Tabellenverzeichnis
10. Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Einteilung historischer Zusatzmittel gemäß der heutigen
Zusatzmittel nach RAUSCHENBACH 1994. ..................................... 10
Tabelle 2: Angriffs- bzw. Beanspruchungsarten von Baustoffen durch
Verwitterung. Quelle: ROSS / STAHL 2003, S.189........................... 41
Tabelle 3: Hinweise zur Bewertung von Rissen unterschiedlicher Breite.
Quelle: ROSS / STAHL 2003, S. 196................................................ 43
Tabelle 4: Übersicht der Ergebnisse aus der Putzanalyse....................... 68
Tabelle 5: Auftragsmenge des Festigungsmittels je Auftragszyklus......... 74
Tabelle 6: Auftragsmenge des Festigungsmittels je Versuchsreihe. ........ 84
Tabelle 7: Gemessene Eindringtiefe nach Anfärbung mit Phenolphthalein
in cm. ................................................................................................ 86
Tabelle 8: Mittelwerte der gemessenen Eindringtiefen in cm. .................. 87
Tabelle 9: Gegenüberstellung einiger physikalischer Werte von Aceton,
Ethanol und iso-Propanol. Angaben nach WILLMES 2001............... 88
Tabelle 10: Messergebnisse der Hg-Druckporosimetrie. ......................... 95
Tabelle 11: Mittelwerte der Ultraschall-Laufzeit der jeweiligen
Versuchsreihen. ................................................................................ 97
Tabelle 12: Mittelwerte des E-Moduls der jeweiligen Versuchsreihe........ 97
Tabelle 13: Darstellung der Mittelwerte der Biegezugfestigkeitsmessung.
.......................................................................................................... 99
Tabelle 14: Darstellung der Mittelwerte der Druckfestigkeitsmessung. .. 100
Tabelle 15: Darstellung der Mittelwerte mit prozentualer Abweichung aus
den Ergebnissen der Untersuchung zu kapillaren Wasseraufnahme.
........................................................................................................ 101
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11. Verzeichnis der Arbeitsmaterialien
11. Verzeichnis der Arbeitsmaterialien
Arbeitsmaterial
Sumpfkalk
Reiner holzgebrannter mehrjährig
eingesumpfter Marmorkalk
Grubensand
Ungewaschener Grubensand
Trockeneis
CaLoSiL E-50
CaLoSiL IP-15
DiLoCarB
Glasfaserradierer
Einsätze für Stifthalter 5 mm Ø
Bezugsquelle
Holzkalkbrennerei & Kalklager
Robert Körndl
Riedenburger Str. 12
D-93336 Altmannstein / Bayern
Tel: 09446 / 1215
Sandwerke Kalscheuren
Georg Buhs GmbH & Co.KG
Mechernicher Weg
50354 Hürth-Kalscheuren
Tel.: 02233 / 21376
MUK Logistik GmbH
Kühlhaus Köln
Marktstr. 10
50968 Köln
Tel: 0221 / 93703001
IBZ – Freiberg
Ingenieurbüro Dr. Ziegenbalg GbR
Halsbrücker Str. 34
09599 Freiberg
Tel.: 03731 / 200155
Deffner & Johann GmbH
Mühläcker Str. 13
97520 Röthlein
Tel.: 09723 / 2044
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12. Anhang
12. Anhang
Siehe Diplomarbeit Teil 2 im Extraband.
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