Entwicklung von Software-Tools und praxisorientierten Monitoringkonzepten zur schnellen und zerstörungsfreien Detektion von Feuchtigkeit in historischem Mauerwerk

Stipendiatin/Stipendiat: Yunus Esel

Die Instandsetzung und Erhaltung historischer Gebäude, mit dem Ziel das kulturelle Erbe möglichst vielen Generationen zugänglich zu machen zu und substanziell zu bewahren, ist mit hohen zeitlichen und finanziellen Aufwendungen und irreversiblen Veränderungen am Bauwerk verbunden.

Es werden daher Konzepte und Methoden benötigt, die Analysen von Feuchtigkeit in Bauwerken substanzschonend ermöglichen. Konventionelle Methoden sind in der Regel invasiv, da die Feuchtigkeitsverteilung im Inneren des Untersuchungsobjektes bislang meistens mittels Bohrkernentnahmen bestimmt wird. Solche Untersuchungen sind oft nur punktuell aussagekräftig, da sich im Extremfall die Verhältnisse von Ziegel zu Ziegel ändern können. Um Aussagen über das Innere zu gewinnen, müssten daher eine Vielzahl von Entnahmen vorgenommen werden.

Aus diesem Grund werden im Rahmen meines Promotionsprojektes die Möglichkeiten zum Einsatz von geophysikalischen Messmethoden wie Thermographie, Georadar und Ultraschall im Bereich des Kultur- und Denkmalschutzes erforscht. Im Fokus steht die Entwicklung eines praxisorientierten Monitoringkonzepts basierend auf praktikablen Mess- und Auswerteverfahren. Außerdem wird unterstützend an einer Entwicklung von Software-Tools zur schnellen Analyse und Beurteilung von Schadensbildern gearbeitet. Basierend auf den Ergebnissen der flächenhaften Erkundung mit diesen Methoden werden nur an ausgewählten Stellen Bohrkerne entnommen, um die Feuchte punktuell mit in-situ Messverfahren genau zu bestimmen und zu überprüfen.

Das Messkonzept ist zunächst für Ziegelbauwerke konzipiert worden, dazu zählen beispielsweise die St. Jacobi Kirche Neuenkirchen (Kreis Dithmarschen) oder die St. Nikolai Kirche Flensburg. Weitere Messungen zeigen, dass das Messkonzept auch auf Bauwerksstrukturen aus Sandstein und Holzkonstruktionen übertragbar ist. Um dies zu ermöglichen, musste zunächst die Theorie physikalischer Grundlagen erarbeitet und anhand von Laborversuchen der Einfluss von Wassersättigung und Porosität auf seismische und elektromagnetische Geschwindigkeiten modelliert werden. Anschließend kann durch die Kombination der Modellierungen mit den flächenhaften geophysikalischen Ergebnissen und den in-situ Messwerten an Bohrkernen die Verteilung des Feuchtegehalts im Mauerwerk möglichst genau berechnet werden. Durch den Einsatz von zerstörungsfreien Prospektionsmethoden sind unter anderem größere Bauabschnitte erfassbar und wiederholbar dokumentierbar. Dadurch ist ein Feuchtemonitoring möglich, welches die Wirksamkeit und den Erfolg von Sanierungsmaßnahmen messen und bewerten kann.

Nachdem im ersten Förderjahr eine Kombination der Thermographie- und Radarmessungen durchgeführt wurde, konnten diese im zweiten Jahr durch Ultraschallmessungen ergänzt werden. Diese Kombination ermöglicht die Klassifizierung von bestimmten Schadensbereichen am Messobjekt. Im anstehenden letzten Jahr werden vorläufig abschließende Messungen durchgeführt und das Konzept und die Ergebnisse verschriftlicht.

Förderzeitraum:
01.01.2021 - 31.12.2023

Institut:
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Geowissenschaften
Abteilung Geophysik

Betreuer:
Prof. Dr. Thomas Meier

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