Projekt 07277/01

Wissenschaftliche Untersuchung zur Beschleunigung und Verwitterung von Marmor und Aufbau einer Marmor/Umwelt-Datenbank

Projektdurchführung

Labor für Bauwerksdiagnostik, Archäometrieund Geophysik
Geschwister-Scholl-Str. 48
14471 Potsdam

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Mit der zunehmenden Industrialisierung und der damit verbundenen Schadstoffemission kommt es zu zunehmenden Schäden an Denkmalen. Marmor ist von dieser Beschleunigung der Verwitterung, die auch das Gesteinsinnere erfaßt, besonders betroffen. Ziel des Projektes ist es, die bisherigen zerstörungsfreien Ultraschalluntersuchungen an Marmordenkmalen in einer Objektdatenbank zusammenzufassen, fächendeckend eine repräsentative Objektgruppe neu zu vermessen, diese Daten mit Standort-, Klima- und Umweltdaten zu verknüpfen und zu analysieren, um so die Verwitterungsbeschleunigung zu quantifizieren und erhaltungsrelevante Daten für Interessenten bereitzustellen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenFür die Marmordenkmale wird in der ersten Projektphase die Struktur für eine Objektdatenbank aufgebaut, die neben Objektkenndaten, Untersuchungsergebnissen, Standortdaten und Umweltdaten enthält. Einen inhaltlichen Schwerpunkt der Datenbank stellen die Ergebnisse der zerstörungsfreien Ultraschalluntersuchungen dar, die den Verwitterungszustand der Denkmale beschreiben. In der zweiten Projektphase erfolgt, mit Hilfe der EUROMARBLE-Arbeitsgruppe, die Aufnahme möglichst vieler bisher vermessener Objekte in Deutschland und den angrenzenden Ländern in die Datenbank und einer ersten Zwischenanalyse unterzogen. Diese Analyse soll erste Hinweise für die Quantifizierung der Verwitterungsdynamik liefern. Die ersten Analyseergebnisse dienen der Auswahl einer geeigneten repräsentativen Objektgruppe, die in der dritten Objektphase Neuuntersuchung unterzogen und in die Datenbank mit aufgenommen werden. Nach Abschluß der Messungen wird die Gesamtmenge der Daten einer Gesamtanalyse unterzogen, um die Verwitterungsdynamik von Marmor mit seinen Einflußfaktoren qualifizieren und quantifizieren zu können. Die Marmordatenbank und die Analysenergebnisse sollen allen interessierten Nutzern in geeigneter Form zugänglich gemacht werden, um so die Erhaltung der Marmordenkmale in Europa zu fördern.


Ergebnisse und Diskussion

Ziel des Projektes Aufbau einer Marmor/Umwelt-Datenbank für Marmordenkmale und Untersuchung der Beschleunigung der Verwitterung von Marmor war es, mit Hilfe einer statistisch relevanten Anzahl von zerstörungsfreien Ultraschalluntersuchungen ein geeignetes Datenmaterial zu gewinnen, um die Frage nach der Beschleunigung der Marmorverwitterung zu beantworten und eventuelle Einflußfaktoren für diesen vermuteten Prozeß zu erkennen.
Für die Datenverwaltung, die Datenauswertung und eine spätere Nutzung der Daten durch Interessenten aus der denkmalpflegerischen Praxis sollten die Untersuchungsdaten gemeinsam mit Daten zu den Objekten, ihren Standorten und den entsprechenden Klima- und Umweltbedingungen in einer Marmor/Umwelt-Datenbank zusammengefaßt werden. Der Datenbestand sollte sich aus schon vorhandenen Messungen (Altmessungen) und aus Neumessungen zusammensetzen. Die Neumessungen unfassen sowohl Messungen im Auftrag Dritter, als auch gezielte Messungen mit Projektmitteln.
Im Zeitraum der Projektlaufzeit konnten zu den etwas über 200 Altmessungen 90 Neumessungen hinzugefügt werden, von denen 23 im Projekt selbst durchgeführt wurden. Durch eine gezielte Auswahl der Untersuchungsobjekte konnte mit Hilfe vieler zuständiger Landesämter für Denkmalpflege eine zufriedenstellende Flächendeckung des Untersuchungsgebietes Bundesrepublik Deutschland erreicht werden. Besondere Aufmerksamkeit wurde dabei auf das Gebiet der Neuen Bundesländer gelegt, da hier vor 1989 die stärksten Umweltbelastungen und Schäden an Marmordenkmalen auftraten. Die Marmor/Umwelt-Datenbank beinhaltet augenblicklich etwas über 300 Marmordenkmale, die zum größten Teil aus Carrara-Marmor und Laaser Marmor bestehen.
Die Datenbank ist in zwei Teile gegliedert, die Grunddatensammlung und die Einzeldatensammlung. Die Einzeldatensammlung beinhaltet die einzelnen und detaillierten Ergebnisse der zerstörungsfreien Ultraschallmessungen. Die Grunddatensammlung vereinigt neben den zusammengefaßten Ultraschalluntersuchungsergebnissen, ausführliche Angaben zum Untersuchungsobjekt, Standortdaten, sowie Klima- und Umweltdaten. Für die normalen Datenrecherchen und Auswertungen wird bevorzugt die Grunddatensammlung verwendet.
Als Maß für die Verwitterungsgeschwindigkeit diente die durchschnittliche jährliche Abnahme der mittleren Ultraschallgeschwindigkeit eines Marmordenkmales vom Jahr seiner Erschaffung bis zum Jahr der Untersuchung. Als Bezugsgröße wurde für bruchfrischen Marmor eine Schallgeschwindigkeit von 5,4km/s angenommen, die der minimalen Schallgeschwindigkeit entspricht, die bisher in Carrara für Bildhauersteine ermittelt wurde.
Erste Auswertungen des Grunddatenbestandes mit verschiedenen Auswertungsprogrammen erbrachten den Nachweis für eine Verwitterungsbeschleunigung des Marmors, die ab dem beginnenden 18.Jahrhundert deutlich erkennbar ist. Dabei ist zu erkennen, daß die zu diesem Zeitpunkt zunehmende Umweltbelastungen für den Grundprozeß der Beschleunigung der Verwitterung verantwortlich gemacht werden müssen. Neben dem Nachweis der zunehmenden Verwitterungsdynamik von Marmor war es möglich, Einflußfaktoren herauszuarbeiten, die in ihrem Zusammenwirken diesen Prozeß synergistisch und antagonistisch beeinflussen können. Dies sind neben der Gesteinsqualität des Rohsteines selbst auch regionale Klima- und Umwelteinflüsse, deren qualitativer Einfluß auf den Verwitterungsprozeß erkennbar ist. Dabei ist es möglich, daß durch eine ungünstige Kombination von Einflußfaktoren eine Verwitterungsdynamik entsteht, die dann zu Totalverlusten von Marmordenkmalen führt, wie es 1978 in Potsdam-Sanssouci geschehen ist.
Die Marmor/Umwelt-Datenbank soll kontinuierlich ergänzt und weitergeführt werden, um so eine Basis für spätere Nachmessungen zu erhalten, mit denen dann klärbar ist, ob die Verbesserung der Umweltbedingungen der letzten Jahre sich dämpfend auf den Verwitterungsprozeß von Marmor auswirkt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Datenmaterial wurde dem Brandenburgischen Landesamt für Denkmalpflege übergeben und kann von diesem auf Anfrage an interessierte Nutzer weitergegeben werden. Ergebnisse und Teilergebnisse des Projektes wurden und werden auf nationalen und internationalen Tagungen vorgestellt und in Fachzeitschriften veröffentlicht.


Fazit

Nach Abschluß des Projektes steht jetzt ein aufbereitetes Untersuchungsmaterial zur Verfügung, das als Entscheidungshilfe bei praktischen Erhaltungsfragen für Marmordenkmale ebenso dienen kann, wie als Ausgangspunkt für gezielte interdisziplinäre Forschungen, die sich mit der weiteren Aufklärung des Ver-witterungsprozesses von Marmor beschäftigen.