Vakuum Kreislauf Verfahren

(Europa Patent Erich Pummer GmbH no. 1295859)

• 1. VKV-Schema
• 2. Trocknung
• 3. Physikalische Grundlagen
• 4. Objektkonservierung in situ
• 5. Nachsorge von Restaurierungsfehlern
• 6. Vollimprägnierung
• 7. Entsalzung
• 8. Mobiler Einsatz der Unterdruckanlage

Das, nach mittlerweile zwölf Jahren Praxis ausgereifte und perfektionierte "Vakuum-Kreislauf-Verfahren" (Europa Patent no. 1295859, Inh. Erich Pummer GmbH), bietet die Möglichkeit, schwer geschädigte Denkmale, Steinskulpturen, Fassaden und sonstige freistehende Objekte am Originalstandort oder demontiert tiefgreifend und somit langfristig zu konservieren. Zahlreiche praktische Erfahrungen und wissenschaftliche Untersuchungen anerkannter Fachlabore belegen die positiven Ergebnisse, wonach die Methode, nach entsprechender Prüfung der Erfordernisse, auch von den Denkmalbehörden befürwortet und genehmigt wird.

Mit dieser Technologie kann ein seit Jahrzehnten gefordertes Grundprinzip in der Steinkonservierung erfüllt werden: Dem geschädigten Objekt neues Bindemittel in ausreichender Menge zuzuführen und es vor allem gleichmäßig bis in die Tiefe des Steines zu transportieren. Dies ist existentiell wichtig, da partiell oder oberflächlich applizierte Steinfestiger, erfahrungsgemäß zu den bekannten Folgeschäden wie Schalenbildung und Abplatzungen führen. Auch die gebräuchlichen, gut gemeinten Methoden wie Infusions-, Injektions- oder Kompressen-Applikationen bergen die Gefahr, schädigende Inhomogenität im Stein zu produzieren, welche mit Hilfe der VKV-Technik vermieden werden kann. Bei Grenzfällen bzw. bei Unfinanzierbarkeit einer erforderlichen VKV-Konservierung empfehlen wir unbedingt auf eine oberflächliche Festigung zu verzichten, da die Folgeschäden spätere Konservierungen erheblich erschweren und folglich verteuern würden.

1. VKV-Schema

2. Trocknung

Bei einem erhöhten Feuchtigkeitswert im zu festigenden Stein wird über ein Absorptions-Lufttrockengerät (DR130) auf 20% Feuchtigkeit abgetrocknete Luft (130 m³ per Stunde) in den Foliensack eingeblasen, die feuchtigkeitsgesättigt an gegenüberliegender Stelle wieder ausgeblasen wird.

3. Physikalische Grundlagen

Bei der VKV-Technik machen wir uns den "Unterdruck" (negativer Überdruck), einen Zustand niedrigen Drucks in einem abgeschlossenen Gefäß, zunutze. Ein Unterdruck herrscht, wenn der Druck des Mediums, das ein geschlossenes Gefäß umschließt, größer ist als der Druck innerhalb des Gefäßes.

Bei der VKV-Behandlung wird mehr oder weniger poröses Material (Naturstein) luftdicht in Folien eingeschweißt bzw. an der Standfläche (bei vor Ort Konservierung) gegen den befindlichen Außendruck abgedichtet.

Bei der anschließenden Evakuierung der Luft aus dem Foliensack, wird die Folie vom außerhalb herrschenden Luftdruck angepresst. Von innen gesehen im Bereich von 0,1 bis 0,9 bar Unterdruck. Dabei lastet ein Druck von bis zu 90 kg auf einem dm² Oberfläche der Folie bzw. des Steines. Da dieser Druck aber völlig gleichmäßig, von allen Seiten einwirkt, kommt es zu keiner Beschädigung des Objektes, unter der Voraussetzung, dass das Objekt nicht hohl ist. Aus diesem Grund werden vor dem Aufbau des Unterdruckes Hohlstellen und Hinterschneidungen an Figuren mit Polypropylenvlies ausgestopft, um solche Bereiche zu stützen.

Wird der rezente Unterdruck, der innerhalb der Folie herrscht, ablesbar am Manometer, über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten, kann davon ausgegangen werden, dass alle zugänglichen Kapillaren und Poren im Stein diesen Unterdruck aufweisen.

Der Ausgleich der Druckdifferenz wird dazu verwendet, ein flüssiges Medium in das Objekt einzuleiten.

In unserem Fall werden die Ventile für Steinfestigungsflüssigkeit geöffnet, das sofort in die Poren und Kapillaren penetriert. Um den Unterdruck aufrecht zu erhalten, wird über die Vakuumpumpen bzw. über den Pufferkessel ständig Luft abgesaugt, bis der gesamte erreichbare Porenraum mit Steinfestiger gefüllt ist.

Nach der entsprechend notwendigen Kontaktzeit, die wir im Rahmen eines von der EU geförderten Forschungsprojektes (Kultur 2000) für die verschiedensten Steine ermittelt haben, ist die Tränkung abgeschlossen.

Es hat sich gezeigt, dass große Poren, Risse und Schollen schnell und vorrangig gefüllt werden, während kleinporiges oder dichtes Material weniger oder gar kein Festigungsmittel aufnehmen.

Dies hängt auch mit der Größe der Molekülketten des Steinfestigungsmittels in Relation zum Porenradius des im Unterdruck befindlichen Steines zusammen.

In unserer Arbeit hat sich jedoch sehr deutlich gezeigt, dass diese physikalischen Grenzwerte sehr nützlich in der praktischen Umsetzung der VKV-Steinkonservierung sind. Es soll ja nur die Festigkeit der durch Verwitterung geschwächten Steinstrukturen erhöht und der Festigkeit des ungeschädigten Materials angeglichen werden.

Eine Steigerung der Festigung von ungeschädigtem Material könnte sogar kontraproduktiv sein, wenn man die Festigungskurve nur nach oben verschiebt und im Zuge dessen Spannungen und veränderte gesteinsphysikalische Eigenschaften verursacht.

Durchgehend geschwächte Steine, die mit Kieselsäureester gefestigt werden sollen, sind hier die Ausnahme. Denn in solchen Fällen handelt es sich fast ausnahmslos um hochporöse Sandsteine, die in hohem Maße Steinfestiger aufnehmen und die man auch in mehreren Anwendungsschritten in ihrer Festigkeit steigern kann.

Um das Problem der überlangen Reaktionszeiten bzw. das Auslaufen und Absacken des KSE aus dem gefestigten Objekt zu vermeiden, wurden für die Unterdruckmethode modifizierte Kieselsäureester entwickelt, die ausschließlich für diese Anwendung zur Verfügung stehen. Diese speziellen KSE bestehen aus zwei Komponenten, die kurz vor der Anwendung gemischt werden. Die Reaktionszeit kann dadurch gesteuert und die angeführten Probleme ausgeschaltet werden. Auch die Gelabscheidungsrate (bis zu 45%) kann auf die Porosität und Aufnahmefähigkeit des zu festigenden Steines abgestimmt werden.

Dreifaltigkeitssäule Krems

4. Objektkonservierung in situ

Die Mohammed-Moschee in Baku, das Minarett (11. Jhdt.)

5. Nachsorge von Restaurierungsfehlern

Bei Problemen mit Steinoberflächen, die durch frühere Festigungen überhärtet oder beschichtet wurden, jedoch in darunter liegenden Zonen mürbe sind, kann die VKV-Anwendung mitunter die einzige Lösung sein. Durch den Unterdruck können über feinste Risse und Abplatzungsschäden harte Außenkrusten durchdrungen und somit die darunter liegenden Mürbzonen erreicht und stabilisiert werden.

6. Vollimprägnierung

Bei der Restaurierung von Brunnenelementen oder Skulpturen, die in ständigem Wasserkontakt stehen (z.B. Schloss Belvedere – Kaskadenbrunnen), ist die Durchdringung des Steines mit Hydrophobierungsmitteln, auch kombiniert mit Steinfestigern, eine mögliche Konservierungsmaßnahme die von Fall zu Fall spezifisch auszutesten ist. Durchgeführte Frost-Tau-Wechsel-Testserien, am Zogelsdorfer Kalksandstein, zeigten die Möglichkeiten auf, mit Hilfe einer Vollimprägnierung, die Frostbeständigkeit des Steines mehr als hundertfach zu erhöhen.

Wesentlich ist eine völlige Trocknung des Objektes vor der Behandlung. Auch hierfür kann die Folienverpackung der nachfolgenden Festigung rationell eingesetzt werden.

Belvedere Kaskadenbrunnen, Najaden

7. Entsalzung

Das Problem des Steinzerfalls, bedingt durch die Einlagerung bzw. Kristallisation von löslichen Salzen (Nitrate, Chloride, Sulfate), stellt eine mindestens ebenso große Herausforderung in der Steinkonservierung dar wie die Steinfestigung.

Einige mit Schadsalzen kontaminierte Objekte wurden bereits erfolgreich mit der VKV-Technik entsalzt. Der Anwendungsvorgang ist der Applikation von Steinfestigungsmitteln sehr ähnlich, trotz völlig konträrer Zielsetzung.

8. Mobiler Einsatz der Unterdruckanlage