Projekt 07432/01

Modellhafte Entwicklung eines Putzmörtels auf Ziegelmauerwerk zur Bewahrung der Parochialkirche/Berlin vor Umweltbelastungen

Projektdurchführung

Ev. Georgen ParochialkirchengemeindeGemeindekirchenrat
Roelckestr. 142
13086 Berlin

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel ist die Entwicklung eines Putzmörtels auf Basis von hydraulischem Kalk zur Sanierung von stark belastetem Ziegelmauerwerk, hier der Parochialkirche Berlin. Herkömmliche, industriell gefertigte Sanierputze konnten hier aus Gründen des Denkmalschutzes nicht zur Anwendung kommen, da sie Putzdicken erfordern, die nicht dem historischen Erscheinungsbild entsprechen und außerdem in ihrer Festigkeit über der Festigkeit der vorhandenen Ziegel liegen. Der zu entwickelnde Mörtel muß also in ge-ringen Stärken aufgetragen werden können, in seinen Festigkeiten dem Ziegeluntergrund angepaßt werden und muß starken Umweltbelastungen auf bereits belastetem Mauerwerk standhalten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAn vier ausgewählten Bereichen der Fassade, die sich hinsichtlich ihrer Ausrichtung und Lage (Nord/Süd, Sockel/Mitte/Traufe) unterscheiden, wird eine genaue Kartierung vorgenommen: Ziegelzustand, Ziegelschäden, Altputzbestand, chemische Belastungen etc. An diesen Flächen werden Reinigungsverfahren erprobt.
Es werden dann verschiedene Putzproben aufgetragen. Als Basis für die Proben sind folgende Zusammensetzungen vorgesehen: hydraulischer Kalk mit zementfeinem Hüttensandmehl, Weißkalkhydrat mit zementfeinem Hüttensandmehl sowie Zusätzen zur Erhöhung der Biegezugfestigkeit, des Widerstandes gegen atmosphärische Einflüsse und säurehaltige Niederschläge. Nach Durchlaufen eines Jahreszyklus werden die Probeflächen erneut kartiert und auf folgende Fragen hin untersucht: Festigkeitsentwicklung der Putze; Gasdurchlässigkeit; Schadstoffaufnahme; Veränderungen im mikroskopischen Bereich zur Prognose des weiteren Verhaltens und der Lebensdauer der Putze. Die abschließende Diskussion beinhaltet auch die Frage nach der wirtschaftlichen Herstellung eines geeigneten Putzes.


Ergebnisse und Diskussion

Durch die Ergebnisse der Voruntersuchungen wurden die Anforderungen an den herzustellenden Putz weiter differenziert. Das historische Ziegelmauerwerk zeichnet sich durch ein hohes Wasseraufnahmevermögen aus, unterschiedliche Festigkeiten ergeben einen sehr heterogenen Putzuntergrund. Die Musterflächen sind mäßig bis stark mit Salzen belastet, hier vor allem Calciumsulfat als Verbindung der Schwefelanteite in der Luft bzw. dem Regenwasser mit den Calciumbestandteilen von Ziegeln und Mörtel, das sich als Gipskrusten auf Putz, Ziegeloberflächen und im Fugenmörtel bis 1,5 cm Tiefe zeigte. Vor allem im Sockei- und Traufbereich traten verschiedene Mischsalze auf, deren Ursachen in Durch-feuchtungen des Mauerwerks aus alten, seit längerem behobenen Schäden liegen. Signifikante Unterschiede, die durch die Ausrichtung der Probeachsen nach den Himmelsrichtungen verursacht sein könnten, konnten nicht festgestellt werden. Da die Gipsanteile bei Ziegeln, die unverputzt standen, auch mehrere Millimeter tief eindrangen, zeigte die Reinigung mit dem IOS-Verfahren (Wasserstrahl mit Kalkmehl als Strahlgut) keine befriedigende Wirkung. Um die Gipsanteile zu reduzieren, müßten die Oberflächen abgeschlagen werden, was aus denkmalpflegerischen Gründen nicht in Frage kommt.
Nach Auswertung der o.g. Daten ergab sich für den zu entwickelnden Putzmörtel folgendes Anforderungsprofil: neben festgelegten Festigkeitskennwerten waren dies eine gute Haftzugfestigkeit trotz des dünnschichtigen Auftrags und der unterschiedlichen Ziegeluntergründe, ein hohes Wasserrückhaltevermögen, um ein zu schnelles Austrocknen auf den stark saugenden Ziegeln zu vermeiden, gute wasserabweisende Qualitäten und ein geringes Schwundverhalten. Diese Eigenschaften werden durch Zusätze erreicht: 1. Kunststoffdispersion und 2. Hydrophobierer für die Haftung und Wasserabweisung, 3. Methylzellulose für das Wasserrückhaltevermögen, 4. Pangel für Verbesserung der Verarbeitbarkeit. Aus den im Labor getesteten verschiedenen Weißkalkhydrat/Hochofenzement- bzw. Hydraulischer Kalk/Hochofenzementmischungen wurden drei Mischungen zur Erprobung an der Kirche ausgewählt. Als Vergleich wurde ein Industriesanierputz mit aufgetragen. Schon während des Putzens zeigten sich erste Probleme, bei allen Mustern traten Risse entlang der Fugen, die vorher mit demgleichen Mörtel verfugt worden waren, auf. Die Ursachen hierfür liegen zum einen in einem zu fetten Bindemittel/ Zuschlagverhältnis (1 : 4), zum anderen in der Verarbeitung selber; der Untergrund war nicht ausreichend vorgenäßt worden, Verfugung und Verputz folgten zu dicht hintereinander und der Putz wurde während des Abbindens nicht ausreichend feucht gehalten. Deshalb wurden nach weiteren Laborversuchen mit mageren Mörteln (1:5, 1:7, 1:9) zusätzliche Muster mit B/Z 1:5 angelegt, bei denen die Verarbeitung entsprechend optimiert wurde. Diese Muster zeigten hinsichtlich der Risse befriedigende Ergebnisse.
Nach sechs Monaten wurden die Muster auf ihre Haftzugfestigkeit geprüft, nach neun Monaten wurde die Saizbelastung untersucht. Alle Mörtel zeigten eine gute Haftzugfestigkeit, wobei die Mischung mit Weißkalkhydrat am schwächsten war. Die Flächen hatten in unterschiedlichem Maße Salze aufgenommen, am besten schnitt hier die Mischung aus hydraulischem Kalk/Hochofenzement mit dem Zusatz von Pangel ab. Die aufgetragenen Mörtel entsprachen den Anforderungen, gegen den Sanierputz sprechen hinsichtlich der Oberfläche denkmalpflegerische Gründe sowie die Tatsache, daß die chemischen Zusätze nicht bekannt sind und für den Putz bei der vorgegebenen Dicke von unter einem Zentimeter keine Gewährleistung zu bekommen ist.
Soweit es nach einem Jahreszyklus prüfbar ist, zeigen die entwickelten Mörtel gute Eigenschaften hinsichtlich der Resistenz gegen Umwelteinflüsse und den daraus resultierenden Salzbelastungen. Für eine weitere Erprobung wurde der Mörtel HK/HOZ/K/H/M/P (Hydraulischer Kalk/Hochofenzement/ Kunst-stoffdispersion/Hydrophobierer/Methylzellulose/Pangel) ausgewählt.
Hinsichtlich der Kosten können keine abschließenden Aussagen gemacht werden, da die Herstellung des entwickelten Mörtels bzw. Bindemittels bislang nicht zu beziffern war.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Ein Bericht an die Datei MONUFAKT des Umweltbundesamtes liegt vor.


Fazit

Soweit es die Fragestellung dieses Projektes zuließ, konnten Erkenntnisse gewonnen werden, die zur Entwicklung eines Putzmörtels auf Basis von hydraulischem Kalk als Bindemittel führen können, der den Umweltbelastungen und den daraus entstehenden Salzbelastungen standhält, in seiner Festigkeit geeignet ist für weiches, historisches Ziegelmauerwerk und in seiner Gestaltung denkmalpflegerischen Ansprüchen genügt. Um diese Erkenntnisse zu vertiefen und zu einer repräsentativen Aussage zu führen, eventuell sogar einen marktfähigen Mörtel nicht nur für Baudenkmäler hervorzubringen, ist es notwendig, den ausgewählten Putzmörtel großflächig einzusetzen und über einen Zeitraum von mehreren Jahren zu beobachten und entsprechende Untersuchungen durchzuführen.