Freiluftlangzeitverwitterung : eine erste Zustandserfassung fünf wichtiger Bau- und Dekorgesteine nach 14-jähriger Exposition

Abstract

In dieser Arbeit wird das Freiluftlangzeitverwitterungsverhalten fünf wichtiger Natusteine behandelt. Die Marmore aus „Carrara“ und „Laas“ wurden ebenso untersucht wie der Lindabrunner Konglomerat und die Kalksandsteine aus St. Margarethen und Aflenz. Ihre Verwendung in historischer Architektur, sei es als Bau- oder Dekormaterial, ist im mitteleuropäischen Raum weit verbreitet. Im Herbst 2003 wurden die Natursteine in einem Hof der Kartause Mauerbach aufgestellt um die Verwitterungsprozesse und die Entwicklung von Schadensbildern an exponierten Objekten zu untersuchen. Die vorliegende Diplomarbeit liefert die Ergebnisse einer ersten Zustandserhebung 14 Jahre nach der Aufstellung der Steinobjekte und zeigt die Verwitterungsfortschritte der Steine, deren Zusammensetzung unterschiedliche Expositionsbedingungen an Bauwerken simulieren. Folgende Methoden kamen bei der Untersuchung zur Anwendung: • Zerstörungsfreie Methoden: 1. Ultraschalllaufzeitmessungen 2. Elektrische Leitfähigkeitsmessungen 3. Oberflächentemperaturmessungen • Invasive Methoden: 1. (Thermo-)Gravimetrische Feuchtemessung Neben einer ausführlichen Diskussion der Ergebnisse wird auch auf die Problematik der zerstörungsfreien Zustandserfassung eingegangen. Ein Vergleich der relativen Leitfähigkeitsmessung mit dem gravimetrischen Feuchtemessverfahren, zu unterschiedlichen klimatischen Randbedingungen, soll Aufschlüsse über die Brauchbarkeit der Daten liefern. Außerdem wird auf mögliche Einflussfaktoren bei der Ultraschalllaufzeitmessung hingewiesen. Die Ultraschallmessergebnisse zeigen, dass eine deutliche Gefügeauflockerung in jedem der exponierten Natursteine gegeben ist. Dabei ist eine klare Abhängigkeit des Auflockerungsgrades von der nanoklimatischen Situation am jeweiligen Lithotypen zu erkennen. Im Zuge der Ultraschalluntersuchungen konnten interessante Rückschlüsse auf einflussnehmende Randbedingungen geschlossen werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen als Anstoß für weiterführende Untersuchungen im Bereich der Messmethodik dienen. Der Vergleich relativer und absoluter Feuchtemesswerte veranschaulicht die immer noch vorhandene Unsicherheit der elektrischen Leitfähigkeitsmessung.

In this thesis, the long-term weathering behaviour of five important natural stone varieties under atmospheric conditions is examined. Besides "Carrara" and "Laaser" marble, the Lindabrunner conglomerate as well as the limestones from St. Margarethen and Aflenz were studied. Their use in historical architecture, whether as building stones or ornamental stones, is widespread in the Central European region. In the autumn of 2003, the natural stones were placed in a courtyard of the “Mauerbach” monastery to investigate their weathering phenomena under exposed conditions. This thesis provides the results of a first state record 14 years after installation and shows the weathering progress of the stones whose composition simulate different exposure conditions, that could be found on most structures. The following methods were used in the investigation: • Nondestructive methods: 1. Ultrasonic velocity testing 2. Electrical conductivity measurements 3. Surface temperature measurements • Invasive methods: 1. (Thermo-) gravimetric moisture testing In addition to a detailed discussion of the results, the problem of nondestructive insitu testing is also highlighted. Comparison of the relative conductivity measurement with the more precise gravimetric moisture testing, with different climatic boundary conditions, is intended to provide information about the usability of the data. Furthermore, references are made to possible influencing factors in the ultrasonic velocity testing. The results of the ultrasonic measurements show that there is a clear disaggregation of the microstructure in each of the exposed natural stones. A clear dependence of the disaggregation rate on the nanoclimatic situation on the respective lithotypes is evident. In the course of the ultrasonic testing, interesting conclusions were drawn on the influence of the boundary conditions. Results should serve as an impulse for further studies in the area of measurement methods. The comparison of relative and absolute moisture values illustrates the uncertain nature of electrical conductivity measurements.