Mit Quellminderern und Steinverfestigern können Natursteine konsolidiert werden. Die jeweiligen Maßnahmen sind auf den Gesteinstyp und seinen jeweiligen Verwitterungsstatus abzustimmen. Deshalb ist zunächst ein Verwitterungsprofil zu ermitteln. Ziel der Maßnahmen ist es, das ursprüngliche Festigkeitsprofil wiederherzustellen.
Regen, Frost, Sonne und Wind führen zur Verwitterung von Natursteinen. So war es bereits in früheren Jahrhunderten eine Daueraufgabe der Dombauhütten, der Steinverwitterung entgegenzuwirken, um die Bausubstanz zu erhalten.
Der Verwitterungsprozess verläuft je nach Natursteinvarietät unterschiedlich und wird in der Hauptsache durch Wasser- und Schadstoffaufnahme ausgelöst. Carbonatisch gebundene Sedimentgesteine zeigen eine höhere Anfälligkeit für die chemische Verwitterung, tonig-silikatisch gebundene Sedimentge steine dagegen für physikalische Verwitterungsprozesse. Die Natursteinverwitterung führt zur mechanischen Schwächung des Natursteingefüges durch Bildung zusätzlichen Porenraums und einen allgemeinen Bindemittelverlust.
Zur Instandsetzung stehen praxisbewährte Verfahren und Produktsysteme zur Verfügung: Quellminderung, Steinfestigung, Steinersatz und Neuverfugung, Hydrophobierung und Beschichtung. In diesem Beitrag wird es um die beiden ersten Verfahren gehen, um Natursteine zu konsolidieren. steine dagegen für physikalische Verwitterungsprozesse. Die Natursteinverwitterung führt zur mechanischen Schwächung des Natursteingefüges durch Bildung zusätzlichen Porenraums und einen allgemeinen Bindemittelverlust. Zur Instandsetzung stehen praxisbewährte Verfahren und Produktsysteme zur Verfügung: Quellminderung, Steinfestigung, Steinersatz und Neuverfugung, Hydrophobierung und Beschichtung. In diesem Beitrag wird es um die beiden ersten Verfahren gehen, um Natursteine zu konsolidieren.
Verwitterungsprofile ermitteln
Da man einem Naturstein nicht von außen ansehen kann, wie tief und in welcher Form er verwittert ist, sind vor jeder Konsolidierungsmaßnahme Voruntersuchungen erforderlich. Um das Verwitterungsprofil zu ermitteln, gibt es zwei Methoden: Ein Vor-Ort-Verfahren – die Messung des Bohrhärtewiderstands – und ein Laborverfahren.
Laborseitig hat sich eine Prüftechnik mittels Ultraschall durchgesetzt. Dieses Verfahren erfordert kompakte Stückproben mit einem Durchmesser von drei bis fünf Zentimetern ohne Zentrierloch. Die jeweilige Probe wird in Längsrichtung mithilfe eines gegenüber liegenden Ultraschallsenders und -empfängers millimeterweise abgerastert und durchschallt. An jedem Messpunkt wird über die Ultraschalllaufzeit der jeweilige dynamische Elastizitätsmodul (Edyn) errechnet, so dass ein Verwitterungs- beziehungsweise Festigkeitsprofil erkennbar wird.
Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass an ein und derselben Stelle das Festigkeitsprofil sowohl vor als auch nach einer festigenden Behandlung ermittelt werden kann. Das ermöglicht es, die Wirktiefe des applizierten Festigers zu erkennen und zu überprüfen, ob er einen zu hohen oder zu niedrigen Festigkeitszuwachs generiert hat, um gegebenenfalls Anpassungen vorzunehmen.
Quellminderung bei tonig gebundenen Natursteinen
Bei den meisten tonmineralhaltigen Natursteinen ist das hygrische Quellen und Schwinden, also das Quellen und Schwinden infolge Feuchteaufnahme und -abgabe, ein wesentlicher Schadensmechanismus.
Die Tonminerale sind zu einem erheblichen Teil sogenannte Schichtsilikate. Ihr Aufbau gleicht dem eines Buchs. Bei entsprechendem Feuchteangebot wird zwischen den „Buchseiten“ aufgrund einer elektrochemischen „Magnetwirkung“ Wasser angelagert und in trockeneren Zeiträumen wieder abgegeben. In den Zwischenschichten befindliche, positiv geladene Metallionen sind für diese „Magnetwirkung“ verantwortlich.
Durch die Einlagerung von Wassermolekülen werden die Schichtpakete auseinandergedrückt. Geht das Feuchtigkeitsangebot zurück, so ziehen sie sich wieder zusammen. So entstehen wiederkehrende Gefüge zerstörende Spannungen innerhalb des Steins. Zum Auslösen dieses Vorgangs muss die Feuchte nicht in flüssiger Form eindringen. Es reichen hierfür hohe Luftfeuchten aus, wie sie meist tageszyklisch auftreten, zum Beispiel in den frühen Morgenstunden.
Dies ist ein Artikel aus B+B BAUEN IM BESTAND , Ausgabe 5. 2012