Trockengelöschte Kalkmörtel in der Restaurierung; M. Eiden, W. Kenter (September 2004)
Trockengelöschte Kalkmörtel in der Restaurierung
(gekürzte und überarbeitete Version des Vortrages für ARSF, Cordoba (2001)ohne
Bilder . Die ungekürzte Version ist im Internet unter www. limeplaster.net als Download
verfügbar (Rubrik: Wissen, eiden2)
1. Einführung
Zur Diskussion und Verwendung von Kalk im Bereich der Denkmalpflege in Deutschland
Die häufig zu hohen Festigkeiten bei industriellen Werktrockenmörteln hat im letzten
Jahrzehnt in Deutschland dazu geführt, daß wieder verstärkt Luftkalkmörtel
auf der Basis von Sumpfkalk zur Restaurierung von historischem Putz und Mauerwerk eingesetzt
werden.
Die industriell hergestellten Werktrockenmörtel und Restauriermörtel sind in der
Regel mit hydraulischen Komponenten versehenen, und eignen sich selten bei historischem Mauerwerk,
weil sie vergleichsweise härter und starrer gegenüber dem historischen Mauerwerk
und den noch erhaltenen Altputzbereichen abbinden.
Über den Sinn und Nutzen des Sumpfkalkes in der Restaurierung wurde und wird in Fachkreisen
teils sehr kontrovers diskutiert. Das Material (der Sumpfkalk) wird vor allem von Restauratoren
geschätzt. Vertreter der Baustoffindustrie hingegen halten reine Sumpfkalkprodukte in
der Regel für nicht ausreichend witterungsbeständig.
Bei der Rekonstruktion "historischer" Putze werden reine Luftkalkmörtel (Sumpfkalkputze)
auch von Architekten oft abgelehnt und dies nicht nur im bewitterten Aussenbereich, sondern
leider auch in Innenräumen.
Selten wurde bei den Diskussionen über den Kalk deutlich genug herausgestellt, daß
der Sumpfkalk als kompatibles Baumaterial meist in erwünschter Weise das weichere Material
(Verschleißglied) zum Schutze der (noch) erhaltenen historischen Substanz ist und zumindest
aus restaurierungsethischer Sicht im Bereich der Denkmalpflege in der Regel das richtige Material
ist. (Funktion als Opferschicht-/putzsysteme, materialkompatibel).
Andererseits darf nicht verkannt werden, daß bei Rekonstruktionen, z.B. Neuverputzungen
historischer Fassaden inakzeptable Schäden durch die Verwendung reiner Luftkalkmörtel
auf der Basis von Sumpfkalk vorprogrammiert waren - vorprogrammiert, weil für die Verarbeitung
unerläßliche Vor- und Nachsorgemaßnahmen aus Unwissenheit oder Bequemlichkeit
meist nicht eingehalten werden.
Hierzu sind unter anderem folgende Punkte zu zählen:
· Vernachlässigung der historisch gewachsenen Salzbelastung des Mauerwerkes
(Verzicht auf Salzverminderungsmaßnahmen)
· Verzicht auf ausreichendes Vornässen porösen Trägermaterials
· Verzicht auf das Nachnetzen bzw. -nässen des aufgetragenen Putzes an den
darauf folgenden Tagen
· Verzicht auf die Installation von Schutzsystemen (Abhängung) , welche die
direkte Sonnenstrahlung und Windtrocknung auf den frischen Putz vermeiden
Auch die Unsicherheit hinsichtlich einer materialgerechten Oberflächenbearbeitung im stark
bewitterten Außenbereich kann zu einer übermäßigen Wasseraufnahme im
Putz führen. Das Wasseraufnahme- und Abgabeverhalten kann über die Mörtelkonfektionierung
(Siebliene - Bindemittelverhältnis) und vor allem über die Verarbeitungstechnik erheblich
gesteuert werden, z.B. als Kellenputz mit entsprechender Glättung der Oberfläche.
Ich möchte in diesem Zusammenhang nur auf die nahezu perfekt erhaltenen Sumpfkalkputze
im Außenbereich mit Malerei (!) an den Moldauklöstern in Rumänien aus dem 16.
Jahrhundert erinnern.
(Südfassade des Moldaukloster Sucevita, Rumänien (datiert um 1601). Detail einer
Wandmalerei im bewitterten Aussenbereich, Südfassade Moldovita, Rumänien (datiert
1537))
Auch mehrschichtig aufgebaute Putze, die einem Ziegel vergleichbar, Wasser nur in geringem
Masse kapillar eindringen lassen, es aber wieder gut kapillar abgeben können, lassen bei
Sumpfkalkmörteln auch im Außenbereich wieder auf eine längere Standzeit hoffen.
(Zweischichtputzsysteme mit geglätteter Oberfläche oder Schweißputz-Technik
; Grobporen überwiegend im Unterputz)
Bei Diskussionen um die Kalkqualitäten wird mittlerweile verstärkt die Meinung vertreten,
die modernen Putze aus Sumpfkalk hätten nicht die Qualität der historischen, meist
trockengelöschten Mörtel. Dies war wohl auch ein Grund dafür, daß sich
einzelne Bauforscher und Restauratoren in den letzten Jahren wieder verstärkt mit den
alternativen historischen Herstellungs- und Anwendungstechniken des Materials Kalk als Baustoff
beschäftigen.
Dass sich auch (reine) Luftkalkmörtel über Jahrhunderte gut erhalten haben, das zeigen
zahlreiche Beispiele, auch in Deutschland.
Was jedoch bis in die fünfziger Jahre des 20. Jahrhunderts noch von zahlreichen Bauhandwerkern
beherrscht wurde, das Herstellen von trockengelöschtem, bzw. auf der Baustelle frisch
gelöschtem Kalkmörtel, wird erst in den letzten Jahren und das auch nur sehr vereinzelt
wieder in Deutschland praktiziert. Das ist erstaunlich, da die Verfahren zur Herstellung einfach
und preiswert sind und ein frisch gelöschter Kalkmörtel besondere Eigenschaften besitzt,
die im Folgenden erläutert werden sollen.
Zum vertieften Verständnis folgt hier ein kurzer Exkurs zu den chemischen und physikalischen
Aspekte beim sogenannten Kalkkreislauf.
2. Chemismus des Kalkkreislauf
Das in der Natur vorkommende Kalk- und Marmorgestein ist chemisch gesehen Kalziumkarbonat,
CaCO3. Wenn solches Gestein über einen längeren Zeitraum Hitze ausgesetzt oder gebrannt
wird, entweicht das Kohlendioxid, CO2, aus dem Gestein und es entsteht gebrannter Kalk, sogenannter
Branntkalk (Ätzkalk), der auch als Stückkalk bezeichnet wird. Chemisch betrachtet
handelt es sich hierbei um Kalziumoxid, CaO.
Die Steine verlieren durch das Glühen, bzw. Brennen an Volumen (circa 10-20%) und Gewicht
(circa 44%).
In feuchter Umgebung nimmt der Branntkalk das entwichene Kohlendioxid aber wieder aus der Luft
auf. In einem Zwischenschritt wird über die Wasseraufnahme aus dem Branntkalk (Stückkalk)
zuerst jedoch Kalziumhydroxid gebildet. [CaO + H2O ? Ca (OH)2]
Durch die Wasseraufnahme zerfällt der Stückkalk zu kleineren Brocken und Pulver und
vergrößert unter Wärmeentwicklung sein Volumen.
"Das Auflockerung bezeichnet man mit Gedeihen des Kalkes.
1 Kubikmeter (cbm) reiner Kalk löscht sich zu 2-3 cbm, 1 cbm verunreinigter Kalk zu nur
1-2 cbm Kalkbrei."
Bei günstigen Trocknungsbedingungen und der gasförmigen Kohlendioxidaufnahme, CO2,
aus der Luft, entsteht dann wieder kristallines Kalziumkarbonat; chemisch gesehen das Ausgangsprodukt,
weswegen man auch vom sogenannten Kalkkreislauf spricht.
Während bei der Gesteinsgenese jedoch hohe Drücke und Temperaturen zu relativ dichten
und harten Gesteinen führen, bewirkt das Abbinden des Kalkes (ohne Zuschlagstoffe) ein
poröses, mit Rissen durchzogenes Material mit deutlich geringerem spezifischen Gewicht.
Bei der Mörtelherstellung und Putzverarbeitung kompensieren die Zuschlagstoffe und die
Verarbeitungstechnik des Materials weitgehend den natürlichen Schwund, wodurch gesteinsähnliche
Eigenschaften hinsichtlich der Porosität, Dichte und Beständigkeit erreicht werden
können.
3. Historische Techniken des Kalklöschens
Bei den historischen Kalklöschtechniken zur Mörtelherstellung lassen sich drei strukturelle
Unterscheidungskriterien formulieren:
1. Das Löschen mit Wasserüberschuß (Sumpfkalk, Breikalkherstellung)
(circa 2-3fache Volumenmenge Wasser gegenüber dem Volumen des zu löschenden Stückkalkes)
Hierbei entsteht ein breiartige bis milchigflüssige Konsistenz des im Löschen begriffenen
Branntkalkes.
2. Das sogenannte Trockenlöschen
Der Stückkalk (CaO) wird nur mit wenig Wasser begossen und zerfällt bei dem Trockenlöschverfahren
zu körnigem, bzw. pulverigem Kalziumhydroxid, Ca (OH)2, bei größeren Mengen
unter starker Hitzeentwicklung (bis 250 0 C).
3. Das Löschen mit oder ohne die für den Mörtel notwendigen Zuschlagstoffe (Sand,Kies
ect.)
Im folgenden soll vor allem auf das Trockenlöschverfahren mit und ohne Zuschlagstoffe
näher eingegangen werden.
Kalkbreiherstellung: Das Löschen des Stückkalkes erfolgt mit einem geringen Wasserüberschuß
zu einer breiartigen Konsistenz. Ein direktes Vermischen mit den Zuschlagstoffen (Sande, Kies
ect.) und direktes, eventuell noch warmes Verarbeiten ist möglich und auf historischen
Bildquellen erkennbar bzw. interpretierbar. Gefahr der Bildung von Kalktreibern (reaktive Kalziumoxidteilchen).
In Abb. 7: Ausschnitt aus dem Wandmalereizyklus zum Leben des Hl. Benedikt im Kloster Monte
Oliveto Maggiore bei Siena, um 1505
Der Maler Sodoma zeigt in dem Bild die noch warme Verarbeitung des vor Ort gelöschten
Mauermörtels (Setzmörtel). Bereits bei Vitruv und Plinius d. Ä. finden sich
Hinweise auf die heiße (warme) Verarbeitung bei Mauerarbeiten, z.B. beim Zisternenbau.
Zum Verfahren des Trockenlöschens ohne Zuschlagstoffe:
Branntkalk/Stückkalk wird ohne Zuschlagstoffe mit relativ wenig Wasser (circa 1: 0,5 -
1:1) übergossen, also annähernd ohne Wasserüberschuß gelöscht. Hierdurch
entsteht ein körniger, also nicht breiiger Löschkalk.
zu Abb. 8 ( Amerika-Mission der Benediktiner, Kupferstich von Wolfgang Kilian, um 1620.) Eine
der wenigen Abbildungen, die erkennen lässt, daß der Stückkalk mit einer geringen
Wassermenge nur zum Gedeihen gebracht wurde. Der Löschvorgang erfolgte ohne vorheriges
Mischen mit Sand. Anschließend findet die eigentliche Mörtelherstellung, das Vermischen
mit Sand statt.
In Abhängigkeit von der Stückkalkmenge, -qualität und der Hitzeentwicklung während
des Löschvorgangs entsteht ein qualitativ "mindertauglicher" Kalk, der neben
Kalkspatzen (Kalkkörner) auch Kalktreiber (reaktive Kalziumoxidteilchen) enthält.
Die Gefahr, daß Bestandteile des Kalkes nicht vollständig durchgelöscht werden,
ist in diesem Verfahren sehr groß. Je nach Kalkqualität (Qualität des Ausgangsgesteins)
und Verwendungszweck empfehlen sich unterschiedliche Lagerungszeiten vor der Verarbeitung.
Trockenlöschverfahren mit Zuschlagstoffen
Das Trockenlöschen erfolgt über einer Abdeckung aus Sand oder dem schichtenweisen
Errichten von Sand und Stückkalk. Im Anschluß wird der entstandene Haufen mit Wasser
begossen (ein gewisser Wasserüberschuß empfiehlt sich). In diesem Verfahren ist
eine längere Lagerung ohne besonderen Qualitätsverlust möglich;- vorausgesetzt
es handelt sich um einen "reinen" Kalk, der keine latenten Hydraulefaktoren hat.
Durch den Sand wird die Reaktionswärme beim Löschen gepuffert, eine geringere Gefahr
des "Verbrennens" ergibt sich hierdurch. Auch das Austrocknen, bzw. Karbonatisieren
des Kalkes (Bindemittelumwandlung/ Phasenwechsel vom Bindemittel zum Zuschlagstoff) wird weitgehend
verhindert.
Abbildungen 9,10,11,12 und 13 zeigen Trockenlöschverfahren für die Neu Mühle
in Langenzenn (Franken)
Die Abbildungen zeigen den schichtenweisen Aufbau von Sand und Stückkalk.
Durch die Volumenvergrößerung des Kalziumoxids (Stückkalk, Branntkalk) während
des Löschvorgangs, also nach dem Begießen, reißt der Haufen an manchen Stellen
auf. Die Wasserverdunstung und Wärmeentwicklung wird durch aufsteigenden Wasserdampf angezeigt.
Abbildung 12 zeigt das vertikale Abstechen, welches ein relativ einheitliches Bindemittel-Zuschlagsverhältnis
bei den einzelnen Mischungen ermöglicht.
4. Eigenschaften von trockengelöschten Kalkmörteln gegenüber Sumpfkalkmörteln
In Deutschland existieren bisher kaum systematische Untersuchungen hierzu. Eine lesenswerte
Ausnahme bildet die Untersuchung von Kraus, Wisser und Knöfel (1989).
An dieser Stelle sollen die wesentlichen bisher beobachteten Eigenschaften von trockengelöschten
Mörteln gegenüber herkömmlichen Sumpfkalkmörteln erwähnt werden:
< ein höherer Wassergehalt im Mörtel ist möglich, denn die Kalkspatzen ermöglichen
eine hohe Wasserspeicherung. Je nach Verarbeitung, Vermischen, Durchrühren bzw. Schlagen
des Mörtels, setzt eine stärkere Verflüssigung des Materials ein. Daraus ergibt
sich relativ gut steuerbar ein
< höheres Wasserrückhaltevermögen und günstigere Bedingungen für
die Karbonatisierung des Putzes
<geringerer Schwund, die Herstellung eines "fetteren" (bindemittelreichen) Kalkes
gegenüber Sumpfkalkmörteln ist ohne Rissbildung eher möglich.
Der geringere Schwund hängt mit der Wasserspeicherung in den Kalkklümpchen (Kalkkörnern,-spatzen)
zusammen, die zu einer vergleichsweise langsameren Trocknung mit entsprechend geringerer Rissbildung
führt.
Weitere positive Eigenschaften:
<Kalkspatzen wirken sich u. U. positiv für den "Selbstheilungsprozess" des
Putzes aus, die Kalkspatzen wirken sozusagen als Kalzitreservoir
< Eine geringere Anzahl von Kapillarporen gegenüber Sumpfkalkmörteln ist infolge
des geringeren Wasseranspruchs durch das Trockenlöschverfahren möglich, aber stark
abhängig von der Art der Verarbeitung und Zielstellung!
<Eine höhere Druckfestigkeit und Dichtigkeit bei warmer Verarbeitung wurde in der Untersuchung
von Kraus, Wisser und Knöfel (1989) festgestellt; mindestens zwei Faktoren dürften
hierfür verantwortlich sein: 1. Da ein Teil des Anmachwassers zum Nachlöschen dient
und z.B. beim Mauern dann noch unter Druck verdichtet wird (verhinderte Volumensausdehnung).
2. Da offensichtlich durch die hohen Temperaturen der silikatische Zuschlag angegriffen und
somit eine bessere Einbindung dieses Zuschlags über die entstehenden Calciumsilikathydratphasen
stattfinden kann.
Neben diesen vergleichsweise positiven Eigenschaften gibt es einen sehr problematischen Aspekt
beim Trockenlöschen und frischen Verarbeiten, der erheblich vom Kalkmaterial (Ausgangsgesteinszusammensetzung)
abhängig ist:
< Gefahr der Bildung von Kalktreibern. Kalktreiber führen nicht nur zu punktuellen
Verlusten im Putz, sondern können Adhäsionsprobleme und den Totalverlust eines Putzes
bewirken.
5. Überlegungen zur Anwendung von "trockengelöschten" und frisch zu
verarbeitenden Kalkmörteln
Die Gefahr der Kalktreiber stellt beim Errichten von Mauern keine Gefahr dar, da das Gewicht
der Steine in der Regel dem Ausdehnungsdruck der Kalktreiber standhält.
Anders hingegen verhält es sich bei Putzmörteln. Hier empfiehlt es sich, ein sehr
reines Kalkmaterial (Ausgangsgestein) zu verwenden, bzw. das Material länger zu löschen
oder zu sumpfen und gegebenenfalls nachträglich mit den erwünschten hydraulischen
Zusätzen, kurz vor der Verarbeitung auszustatten.
Für Putzarbeiten kann trockengelöschter Mörtel verwendet werden, allerdings
müssen Erfahrungen vorliegen, ob eine längere Lagerungszeit zur Vermeidung von Treiberscheinungen
notwendig ist. Bei einigen Stückkalken empfiehlt sich eine mindestens dreiwöchige
Reifezeit des trockengelöschten Sand-Kalkhaufens.
5.1. Ästhetische Differenz
Eine ästhetische Differenz gegenüber homogenen Sumpfkalkmörteln ergibt sich
durch die Kalkspatzen, die als weiße Sprenkelung (Struktur, Klümpchen) ein Indiz
für das Löschen des Branntkalks ohne Wasserüberschuß sind.
Abb.16 + 17zeigen Detailaufnahmen des baustellenkonfektionierten, trocken gelöschten Restauriermörtels
auch mit verschiedenen Zuschlägen (Ziegelsplitt, Holzkohle) für Langenzenn (Franken),
Neu Mühle.
6. Fazit
Aufwendige naturwissenschaftliche Analysen historischer Mörtel führen erst in jüngerer
Zeit auch zu entsprechend nachgestellten kompatiblen Restauriermörteln. Der prozentuale
Massengehalt an ermitteltem Kalk in einem historischen Mörtel kann nicht dahingehend rückgerechnet
werden, dass mit der korrespondierenden Menge Sumpfkalk ein kompatibler Restauriermörtel
konfektioniert werden kann, weil das Bindemittel eben in einer völlig anderen Form vorliegt.
Der homogene und feine Verteilungsgrad des Kalkbindemittels bei einem Sumpfkalkmörtel
führt zu einem überfetten, schwundrissanfälligen Mörtel bei entsprechend
hohem prozentualen Massengehalt an analysiertem Kalk. Ein mit Sumpfkalk als Bindemittel "nachgestellter,
trockengelöschter Putz" wird daher in der Regel an der Kelle kleben, ohne Ende ausreißen
und sich optisch erheblich vom historischen Vorbild unterscheiden. Vor diesem Hintergrund ist
es erfreulich, dass mit der Belebung des Trockenlöschverfahrens neue materialkompatible
Möglichkeiten zur Putzkonservierung und -restaurierung historischer Kalkmörtel wiedergewonnen
werden.
Es wäre zu wünschen, dass mit zunehmender Praxis, die möglichen Lösch-,
Lagerungs- und Verarbeitungsbedingungen hinsichtlich des Alterungsverhaltens historischer Mörtel
differenzierter als bisher interpretiert werden und auch von Seiten der Denkmalpflege, nicht
nur in Sachsen-Anhalt, die Bemühungen zur Wiederbelebung der Trockenlöschtechnik
weiter gefördert werden.
Wir hoffen mit unserem Beitrag, Ihr Bewußtsein für den Erhalt historischer Putze
mit kompatiblen Materialien und Techniken geweckt oder geschärft zu haben.
Literatur
7000 Jahre Handwerk und Technik, Hrsg. Manfred Pawlak Verlagsgesellschaft GmbH), Hersching
1986.
Thomas Danzl, Eine Initiative zur Wiedereinführung der Kalktechnologie in der Denkmalpflege
Sachsen-Anhalts, Heft1 2002.
Oskar Emmenegger, Historische Putztechniken, in: Sonderdruck aus: Die Burgenforschung und ihre
Probleme, Ergrabung - Konservierung - Restaurierung, o. J.
Konrad Fischer, Luftkalkmörtel, Vorabdruck eines Vortrags des Internationalen Euro-Lime-Forum
Mainz 1.-3.5.1998 aus: Eurolime Newsletter No.3: Kalkmörtel in der Denkmalpflege, Neue
Ergebnisse in Forschung und Anwendung, Mainz 1999
Ivo Hammer, Die malträtierte Haut, in: Beiträge 7 zur Erhaltung von Kunstwerken,
(Hrsg.: RFV (Restauratoren Fachverband e.V.), HfBK, RVS (Restauratorenverband Sachsen e.V.)
1997, S.14 - 23.
Karin Kraus, S. Wisser und D. Knöfel, Über das Löschen von Kalk vor der Mitte
des 18. Jahrhunderts - Literaturauswertung und Laborversuche, in: Arbeitsblätter für
Restauratoren, Heft 1,1989.
Mittelalterliche Putze und Mörtel im Land Brandenburg. Hrsg. vom Brandenburgischen Landesamt
für Denkmalpflege, Arbeitsheft Nr. 9, Potsdam (1998).
Frank Winnefeld, Karl Georg Böttger, Dietbert Knöfel, Historische Kalkmörtel,
Restaurierungsmörtel für die Torhalle Lorsch, in: Restauro 1/2001, S.40-45.
Markus Eiden Dipl. Restaurator Veilchenweg 11 78343 Horn Tel: 0175-8219587 markuseiden@gmx.de
Wolfgang Kenter Restaurierungswerkstatt für historische Kalkputze Am Weihergraben 21 74363
Frauenzimmern
Tel 0172-7545762 wkenter@stuck-kalk.de www.stuck-kalk.de
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