Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Basilika St. Ursula in K\u00f6ln weist insbesondere im Sockelbereich des gotischen Hochchores, aber auch am Sockelmauerwerk des s\u00fcdlichen Seitenschiffes innen und au\u00dfen Sch\u00e4den infolge Feuchte- und Salzbeanspruchung auf. Im Bereich des s\u00fcdlichen Seitenschiffes wurden bereits mehrere Versuche mit unterschiedlichen Verfahren unternommen, um eine Horizontaldichtung im Fundament- und\/oder Sockelbereich zu erreichen und eine Beanspruchungsreduktion infolge von Feuchte und baustoffsch\u00e4dlichen Stoffen zu erhalten. Nachuntersuchungen zeigen, dass die bisher durchgef\u00fchrten Ma\u00dfnahmen zu keinem nennenswerten Erfolg, in Hinblick auf eine deutliche Reduktion des Feuchte- und Salzgehaltes im Sockelbereich, gef\u00fchrt haben.
\nDa der Hochchor der St. Ursula Kirche zudem Zugerscheinungen aufwei\u00dft und insbesondere an den Sockelfl\u00e4chen der Au\u00dfenw\u00e4nde immer wieder Ausbl\u00fchungen sichtbar werden, wurde von verschiedenen Seiten angefragt, ob ein Temperier- bzw. Konditioniersystem zu einer Verbesserung der raumklimatischen Bedingungen und auch der salz- und feuchtebedingten Beanspruchungen des Mauerwerkes beitragen w\u00fcrde. Es wurden mehrere Bef\u00fcrworter dieses Systems zur Wirkungsweise befragt. Das Heizsystem (Temperier- bzw. Konditioniersystem) ist angabegem\u00e4\u00df bereits in diverse Geb\u00e4ude (Neubauten, historische Bauwerke) eingebaut worden und hat dort zu einer positiven Wirkung gef\u00fchrt. Die genaue Wirkungsweise in Bezug auf die Bausubstanz und das Raumklima konnte keiner der Befragten erl\u00e4utern. Mittels Temperier- bzw. Konditioniersystem sollen, nach Angabe der Bef\u00fcrworter, direkt die Fundament- und\/oder Wandoberfl\u00e4chen, nicht aber die Raumluft beheizt werden, wobei eine indirekte Raumtemperierung mit dem Verfahren m\u00f6glich sein soll. Es soll angabegem\u00e4\u00df verhindert werden, dass Feuchtigkeit ins Mauerwerk eindringen bzw. aufsteigen kann und es nicht mehr zur Kondensatbildung kommt. Durch den Einsatz eines Temperier- bzw. Konditioniersystems soll der Energiebedarf sinken und ein behaglicheres Raumklima geschaffen werden.
\nDas Temperier- bzw. Konditioniersystem ist in bezug auf den Einsatz zur Trockenlegung und zur Beheizung von tempor\u00e4r genutzten historischen Bauwerken aktuell in der Diskussion. Da bis jetzt noch kei-ne genauen wissenschaftlichen Erkenntnisse \u00fcber die Wirkungsweise des Systems im Bereich von stark durchfeuchtetem und salzbelastetem Mauerwerk auf die Bausubstanz vorliegen, ist es unserer Meinung nach unbedingt erforderlich, dass allen an der Instandsetzung von historischen Bauwerken Beteiligten (Planer, Denkmalpfleger, Restauratoren) die Wirkung von verschiedenen Instandsetzungsmethoden, insbesondere auch die des beschriebenen Heizsystems, bekannt ist.
\nZielsetzung des Forschungsprojektes ist es, mittels der Untersuchungsergebnisse die Feuchtesituation selbst und die Feuchtetransportmechanismen grunds\u00e4tzlich, die in einem romanischen Fundament- und Sockelmauerwerk bestehen bzw. stattfinden, beurteilen zu k\u00f6nnen.
\nIm Rahmen dieses Forschungsprojektes, welches in Erg\u00e4nzung mit dem Erzbisch\u00f6flichen Generalvikariat in K\u00f6ln, dem Institut f\u00fcr Bauforschung der RWTH Aachen (ibac), teilweise der Fachhochschule Aachen und zwei Restaurierungsfirmen im Rahmen von Forschungsaktivit\u00e4ten durchgef\u00fchrt werden, soll auch gepr\u00fcft werden, wie der Einbau eines Temperier- bzw. Konditioniersystems auf die Bausubstanz (Baustoffe) wirkt<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenMauerwerkw\u00e4nde (labor\u00e4hnliche Untersuchungen)
\nBevor die Wirkung des Temperier- bzw. Konditioniersystem auf das historische Mauerwerk im Bereich des Sockelmauerwerkes des s\u00fcdlichen Seitenschiffes am Bauwerk selbst untersucht wird, sollen Untersuchungen an dazu eigens hergestellten Mauerwerkw\u00e4nden durchgef\u00fchrt werden. F\u00fcr die Untersuchungen zur Wirkungsweise eines Temperier- bzw. Konditioniersystems auf feuchtebelastetes Mauerwerk sollen drei mobile Mauerwerkw\u00e4nde aus unterschiedlichem Steinmaterial (Grauwacke, R\u00f6mertuffstein und Mauerziegel) mit einem an historisches Mauerwerk nach historischer Rezeptur angepassten Trass-Kalk-M\u00f6rtel in der St. Ursula Kirche errichtet werden.
\nDie Erfassung der Feuchtetransporte bzw. der Feuchte\u00e4nderung im Mauerwerk soll \u00fcber verschiedene Messverfahren (u. a. Feuchtemesssensoren nach Prof. Dr.-Ing. Schie\u00dfl, TU M\u00fcnchen und Prof. Dr.-Ing. Raupach, RWTH Aachen) erfolgen. In bzw. an die Mauerwerkw\u00e4nde werden u. a. Feuchtemesssensoren, Messtaster Setzdehnungsmessstrecken eingesetzt bzw. angebracht, um den Feuchtetransport bzw. die Feuchteverteilung und die Form\u00e4nderungen des Mauerwerkes w\u00e4hrend der einzelnen Untersuchungsphasen, vor und nach Aufbau eines Temperier- bzw. Konditioniersystems, erfassen zu k\u00f6nnen. Mittels der an diesen Mauerwerkw\u00e4nden installierten Messtechnik, soll der Feuchtetransport und die Form\u00e4nderung des Mauerwerkes w\u00e4hrend des nat\u00fcrlichen Erh\u00e4rtungs- und Trocknungsprozesses unmittelbar nach der Herstellung unter labor\u00e4hnlichen Bedingungen an den mobilen Mauerwerkw\u00e4nden ge-messen werden. Nachdem die Mauerwerkw\u00e4nde getrocknet sind, werden sie mit reinem Wasser beaufschlagt. Das Wasseraufnahme- und Trocknungsverhalten, sowie das Form\u00e4nderungsverhalten der Mauerwerkpr\u00fcfk\u00f6rper werden dann mit und ohne Heizsystem untersucht.
\nBild 1:\tSchematische Darstellung der Mauerwerkpr\u00fcfw\u00e4nde im L\u00e4ngs- und Querschnitt mit Bezeichnung der installierten Messtechnik<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Untersuchungen an den Mauerwerkpr\u00fcfw\u00e4nden aus Mauerziegel, R\u00f6mertuffstein und Grauwacke, die bis zu diesem Zeitpunkt durchgef\u00fchrt worden sind, veranschaulichen deutlich, dass die Rechenmodelle zur Erkl\u00e4rung von feuchtebedingten Prozessen in einem Verbundsystem, wie es das Mauerwerk mit seinen unterschiedlichen Steinen und M\u00f6rteln aber auch seiner unterschiedlichen Herstell- und Formarten darstellt, nur als sehr stark vereinfachte Hilfsmittel genutzt werden und nicht als allumfassende Er-kl\u00e4rung f\u00fcr bestimmte Vorg\u00e4nge herangezogen werden k\u00f6nnen. Die Berechnung von Mauerwerk als homogenen Stoff kann demnach zu gravierenden Falschbeurteilungen f\u00fchren.
\nAlle untersuchten Mauerwerkw\u00e4nde weisen auch nach einer Versuchsdauer von f\u00fcnf Jahren Lagerung im Raumklima, insbesondere im M\u00f6rtelbereich keinen Ausgleichsfeuchtegehalt auf.
\nDie Anordnung eines Heizsystems als eine Art Sockelleistenheizung beg\u00fcnstigte die Trocknung dieser W\u00e4nde in einem Pr\u00fcfzeitraum von etwa 150 Tagen nicht. Die Temperatur betrug bei einer Beheizung von
\n+ 50 \u00b0C in etwa 50 mm Tiefe nur noch etwa + 30 \u00b0C. Daher war auch keine gr\u00f6\u00dfere temperaturbedingte Form\u00e4nderung messbar. Dies k\u00f6nnte sich \u00e4ndern, wenn die Umgebungstemperatur oder die Temperaturen am Wandfu\u00df absinken.
\nDie kapillare Wasseraufnahme der Pr\u00fcfw\u00e4nde nimmt, solange die Heizung nicht in Betrieb ist – wie auch bei den Voruntersuchungen festgestellt – bei raumklimatischen Bedingungen einen sehr langen Zeitraum in Anspruch; die W\u00e4nde m\u00fcssen f\u00fcr weitere Untersuchungen wesentlich l\u00e4nger in Wasser stehen. Die Verbundsysteme M\u00f6rtel-Stein-M\u00f6rtel k\u00f6nnen sogar den kapillaren Feuchtetransport unter den gegebenen Pr\u00fcfbedingungen hemmen bzw. stoppen, wenn sie horizontal ausgerichtet sind.
\nDie Feuchtesituation in den W\u00e4nden ver\u00e4ndert sich, sobald unterschiedliche Klimasituationen an der Wand entstehen. Entsteht z. B. Tauwasser in der Wand, z. B. durch eine einseitige Abk\u00fchlung und\/oder einseitige Beheizung, so f\u00fchrt dieses Tauwasser zu einer weiteren Feuchteanreicherung in dem Verbundsystem Mauerwerk und beg\u00fcnstigt damit den weiteren kapillaren Feuchtetransport.
\nDie Heizung liegt im Bereich der Wand, wo die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit durch den Feuchtegehalt st\u00e4ndig gesenkt ist. Hat eine mit Luft gef\u00fcllte Pore eine W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von = 0,02 W\/(m*K), so hat Wasser eine W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von = 0,64 W\/(m*K), also dem 32-fachen. Es geht im Verh\u00e4ltnis zu einer trockenen Wand mehr Energie verloren.
\nBild 2:\tErwartete Funktion und Wirkung eines Temperiersystems an einer Mauerwerkwand (Skizze).
\nDas im Bild 2 dargestellte Wirkprinzip einer solchen Heizung, das aufgrund von vor dem Forschungsprojekt gemachten \u00dcberlegungen erstellt worden ist, muss nach den bis jetzt vorliegenden Untersuchungsergebnissen dahingehend ver\u00e4ndert werden, dass bei einer beheizten Wand, die kapillar Wasser aufnimmt, nur eine oberfl\u00e4chennahe d\u00fcnne Zone im Bereich der Heizungsrohre trocknet und sich in dieser Zone verst\u00e4rkt Salze anlagern.
\nNach den bisher vorliegenden Untersuchungsergebnissen werden unter den gew\u00e4hlten Pr\u00fcfbedingun-gen, die Verdunstung, die kapillare Wasseraufnahme, die Tauwasserbildung und der Energieverbrauch z. T. sehr stark erh\u00f6ht.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Vortrag und Ver\u00f6ffentlichung (im Vorfeld):
\nDominik, A.; Koch, S.; Link, R.: Zum Feuchtetransport und zur Form\u00e4nderung von Mauerwerk unmittelbar nach der Herstellung. Materials Science and Restorations, Werkstoffwissenschaften und Bausanierung VI, Tagungsbericht des sechsten Internationalen Kolloquiums, Karlsruhe, Sept. 2003
\nPlakat: und Ver\u00f6ffentlichung:
\nDominik, A.; Koch, S.; Dominik, L.: Feuchtetransport in historischen Mauerwerkmaterialien – mit und ohne Einflu\u00df eines Temperiersystems. 16. Internationale Baustofftagung – ibausil, Bauhaus-Universit\u00e4t Weimar, Sept. 2006
\nVortrag und Ver\u00f6ffentlichung (in Vorbereitung):
\nDominik, A.; Koch, S.; Dominik, L.: Untersuchungsergebnisse zu Heizsystemen an feuchten historischen Mauerwerksockeln; Vortrag – 1. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken, Technische Akademie Esslingen (TAE), Januar 2009<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Aufgrund der physikalischen Gesetze hat sich, wie bereits mehrfach erl\u00e4utert, der urspr\u00fcnglich vorgesehene Pr\u00fcfplan deutlich verschoben. Wie die in den letzten und diesem Bericht vorgestellten Untersuchungsergebnisse zeigen, m\u00fcssen die bisher durchgef\u00fchrten Untersuchungen noch \u00fcber einen langen Zeitraum weiter fortgef\u00fchrt werden, um vollst\u00e4ndig gesicherte Aussagen u. a. bez\u00fcglich der Feuchtetransportvorg\u00e4nge im Mauerwerk abh\u00e4ngig von einer Beheizung und den getroffenen Pr\u00fcfungsbedingungen, treffen zu k\u00f6nnen. Dabei sollten die bisher getroffenen Randbedingungen variiert und kombiniert werden.
\nDie von den Bef\u00fcrwortern dieses Heizsystems in der Kirche St. Ursula vorgebrachten Vorteile des Heizsystems wie z. B.:
\n–\tVerhindern bzw. Reduzieren von kapillar aufsteigender Feuchte im Mauerwerk,
\n–\tVerhindern bzw. Reduzieren einer Beanspruchung des Mauerwerkes durch baustoffsch\u00e4dliche Salze,
\n–\tAufbringen von normalen Putz- und M\u00f6rtelsystemen auf das beheizte und feuchte- und salzbelastete Sockelmauerwerk,
\nkonnten im Rahmen der durchgef\u00fchrten Untersuchungen bisher nicht best\u00e4tigt werden. Die Beanspruchungen des Mauerwerkes nahmen im Gegenteil unter den gegebenen Pr\u00fcfbedingungen durch die Wirkung der Heizung noch zu<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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