Verwitterungsphänomene von glasierter Baukeramik durch Umweltfaktoren

In meiner Studie untersuchte ich die Auswirkungen von Umweltfaktoren auf glasierte Baukeramik von der Zsolnay-Fabrik aus Ungarn. Meine Proben kamen von zwei Gebäuden in Budapest: das Museum für Angewandte Kunst und das Geologische und Geophysikalische Institut Ungarns.

Es ist bekannt, dass Keramiken und Gläser oft als korrosionsbeständige bezeichnet werden. In Wirklichkeit können die Luftschadstoffe aus verschiedenen Quellen sowohl die Baukeramik als auch die silikatischen Glasur beschädigen, besonders wenn diese Bauteile für längere Zeit den schädigenden Einwirkungen ausgesetzt sind. Allerdings gibt es noch kein umfassendes Wissen über die durch anthropogen bedingte Verwitterungsprozesse von glasierter Baukeramik. Die häufigsten Schadensphänomene einer Glasur sind Farbwechsel, Verschmutzung, Salzausblühungen, Mikrorisse, Krustenbildung und Abblättern der oberflächennahen Schichten.

In den letzten 11 Monaten, war mein Ziel, mein Wissen mit den fehlenden Informationen über die physikalischen Eigenschaften das glasierte keramische Material zu vervollständigen. Während meines Aufenthalts habe ich mir zum Ziel gesetzt, mehr über die Struktur, Feuchtehaushalt und Auslaugung der Glasur und Keramik durch schwefeloxidhaltige Umgebung zu erfahren.

Nach einschlägigen Diskussionen und Sichtung der Proben und bisher gewonnenen Kenntnisse über das Probenmaterial, haben wir uns entschieden, die im während des Stipendiums zur Verfügung stehenden Zeitraum folgende Fragestellungen zu verfolgen: 1) Wasseraufnahmekapazität der Materialien (Karsten Prüfröhrchen, maximale Wasseraufnahme) und 2) Auswirkungen kontrollierten, künstlichen Bewitterung durch Schwefeloxid-haltigen Luft (Kesternich-Test, Raman-Mikroskop, Rasterelektronen-mikroskop).

Die Karsten Prüfröhrchen Test ist eine zerstörungsfreie Methode zur Bestimmung der kapillaren Wasseraufnahme. Die Tests wurden sowohl auf der glasierten als auch auf der unglasierten Seite des Probenmaterials durchgeführt, um den Unterschied in der Wasseraufnahmekapazität zwischen den beiden Materialien zu ermitteln. Weiterhin wurde die maximale Wasseraufnahmekapazität ermittelt.

Der Kesternich-Test ist eine verbreitete Bezeichnung für die Korrosionsprüfung mit Schwefeldioxid unter allgemeiner Feuchtigkeitskondensation. Dieser Test simuliert die Schadensauswirkungen von saurem Regen. Die Kesternich-Tests wurden jeweils an 48 Proben pro Gebäude durchgeführt, um den Einfluss von SO2 im dauerfeuchten Milieu auf die glasierte Keramik in einer geschlossenen Kammer simulieren zu können. Die Proben wurden in 8er Gruppen aufgeteilt. Die erste Gruppe von den beiden Gebäuden wurde 1 Woche lange getestet, solange die achte Gruppe 8 Woche lange getestet wurde. 1 Test dauert eine Woche lang und enthält 5 Zyklen. Ein Zyklus dauert 24 Stunden, davon 8 Stunden unter experimentellen Bedingungen (Schwefeloxidbelastung) und 16 Stunden unter normalen Klimabedingungen. Um auswertbare Ergebnisse in einer geringeren Zeitraum (von 1 bis 8 Woche lange) zu erreichen, wurden beschleunigte Korrosionstests unter Verwendung von T = 40 °C, RH (relative Feuchtigkeit) = 100 % und SO2-Gas (ca. 6000 ppm) als gasförmiger Schadstoff durchgeführt.

Die ergänzenden Untersuchungen mittels Rasterelektronenmikroskop und Raman-Mikroskop werden an der ELTE-Universität in Budapest durchgeführt, um genaue Ergebnisse nach dem Kesternich-Test von der Veränderung der Proben und Kristallbildungen zu bekommen.

Die Ergebnisse der Karsten Prüfröhrchen zeigen, dass die Wasseraufnahmekapazität der Glasuren deutlich geringer ist als die von der unglasierten Rückseite. Die Keramik ist poröser im Vergleich zu der Glasur.

Die vorläufigen Ergebnisse der Kesternich-Test sind sehr vielversprechend. Schon nach der 1 Woche lang getestet Gruppe bildeten sich neue Kristalle von wenigen Mikrometer auf der glasierten Oberfläche, deren Verteilung hauptsächlich entlang der Rissen, Mikrorissen und Vertiefungen konzentriert, insbesondere an der Grenze der Glasur und Keramikmaterial. Nach den Kesternich-Tests, wurde jeden Proben mit Raman-Mikroskop geprüft, aber nur die achte Gruppe konnte bis jetzt mit Rasterelektronenmikroskop geprüft werden. Die Kristalle auf der glasierten Oberfläche sind Anglesitmineralen (Bleisulfat), die erscheinen vor allem auf den Proben von dem Museum. Der Grund von der Kristallbildung ist den unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung und der verwitterten Zustand der Glasuren zu suchen.