Zielsetzung & Anlass
Gipsgebundene Mauerwerkssysteme weisen innerhalb der historischen Bausubstanz eine deutlich stärke Verbreitung auf, als bis vor wenigen Jahren angenommen. Die Probleme beim Einsatz ungeeigneter Materialien für die Instandsetzung geschädigten gipshaltigen Mauerwerks sind hinlänglich bekannt. Die dafür oft eingesetzten Mörtel mit hydraulischen Bindemitteln bilden im Kontakt mit gipshaltigem Material und Feuchteeinwirkungen Treibmineralien, die zu extremen Bauteilschäden bis hin zur vollständigen Zerstörung eines Bauwerkes führten.
Im Rahmen von baulichen Instandsetzungen, die meist mit Umnutzungen verbunden sind, werden an historische Bauwerke und Baustrukturen aber oft neue, erhöhte Anforderungen gestellt (bspw. höhere statische Belastungen). Mauerwerk und Baustrukturen unter Verwendung gipshaltigen Materials müssen dafür entsprechend angepasst werden. In diesen Fällen ist oft der Einsatz hydraulisch gebundener Mörtelsysteme unumgänglich.
Projektziel ist die Entwicklung und Anpassung eines Mehrkomponentensystemes, welches gleichzeitig Entkopplungs- und Anbindungseigenschaften aufweist und daher in die Lage versetzt, in Bauwerken / Bauteilen zueinander unverträgliche Mörtelsysteme einzusetzen, wenn dies aus instandsetzungstechnischen Erfordernissen notwendig ist.
Im Unterschied zu bisherigen Ansätzen sollen die neuen Mehrkomponentensysteme multifunktional sein und neben einer räumlichen Entkopplung gleichzeitig weitere Anforderungen erfüllen. Diese sind beispielsweise die Verhinderung der Migration von gelösten Substanzen zueinander unverträglicher Baustoffsysteme bei gleichzeitiger konstruktiver Anbindung sowie eine Verringerung der Rissneigung durch thermoplastisches Verhalten.
Die Validierung der im Labor- und Demonstratormaßstab entwickelten Systeme und Technologien soll im Rahmen des Projektes an zwei Bauwerken mit geeigneten Anwendungsfällen und Instandsetzungsbedarf erfolgen.
Arbeitsschritte & Methoden
Innerhalb des Forschungsprojektes sind die nachfolgenden Arbeitsschritte relevant:
Vorbereitende Arbeiten: Hierunter fallen u.a. die Recherche zu bereits vorliegenden Ansätzen für die materialtechnischen Entwicklungen, das Erarbeiten von Anforderungsprofilen für die zu entwickelnden Entkopplungssysteme sowie das Formulieren von Prüfungen und Testreihen.
Erfassen der aktuellen Situation an den Modellobjekten: Die beiden im Rahmen des Forschungsprojektes ausgewählten Modellobjekte, die Burg Winterstein und die Kirchhofmauer in Kleinbrembach, mit für das Projekt relevanten Mauerwerksstrukturen (Kalkstein / Gipsmörtel bzw. Gipsstein / Lehmmörtel) und Schadbildern (Schädigungspotential durch Grenzflächenreaktionen sulfatischer und hydraulischer Bindemittelsysteme) werden untersucht. Ziel ist dabei ein Erkenntnisgewinn bezüglich des Mauerwerksaufbaus sowie zur Schädigungssituation.
Entwicklung von Materialien im Labormaßstab: Auf Basis der am Modellobjekt gewonnenen Erkenntnisse werden die stofflichen und technologischen Randbedingungen für die Entkopplungsschichten präzisiert. Die notwendigen Ausgangsmaterialien werden getestet, Rezepturen erarbeitet, modifiziert und verschiedenen Untersuchungen unterzogen, um Erkenntnisse beispielsweise zum Wasseraufnahmeverhalten, der Dichtigkeit, zum Verbundverhalten bzw. der Beständigkeit gegenüber bestimmten Belastungssituationen (Salz- und Feuchteexposition, thermische und hygrische Beeinflussungen) zu gewinnen. Insbesondere sollen Möglichkeiten der Entwicklung eines bitumenfreien Abdichtungs- und Entkopplungssystems untersucht werden. Dies erfolgt mit einem Hersteller für Spezialprodukte für das Bauwesen, mit welchem eine assoziierte Projektpartnerschaft besteht.
Verifizieren der im Labor entwickelten Produkte und Technologien im Demonstratormaßstab: Die unter Laborbedingungen entwickelten Entkopplungsvarianten werden unter Praxisbedingungen an Mauerwerkskörpern getestet. Diese werden realitätsnah exponiert und einem regelmäßigen Monitoring über den gesamten Projektzeitraum unterzogen.
Anlegen von Musterachsen an den Modellobjekten: Die Erfahrungen beim praxisnahen Einsatz der Entkopplungssysteme an den Mauerwerkskörpern werden an den beiden Modellobjekten umgesetzt. Der Eigentümer der Burg Winterstein, die Stadt Waltershausen, ist als Projektpartner an diesen Arbeiten beteiligt, beispielsweise durch Gerüststellung und Unterstützung bei der Realisierung der Musterachsen. Zum Projektende erfolgen gezielte Mauerwerksöffnungen, um für die Praxis relevante Parameter, wie Beständigkeit, Verbundverhalten und die Verhinderung der Migration gelöster Salze zu ermitteln.
