Schadensbilder

Autor: Hans-Jürgen Schwarz

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Überblick über das Themenfeld "Schadensbilder"

Um neue Schäden beurteilen zu können, sind gut dokumentierte und analysierte Schadensbilder von großer Bedeutung. Die Schadenssammlung gibt einen Überblick, welche Schäden bisher an den unterschiedlichen Materialgruppen beobachtet wurden und wie man sich diese Schäden erklärt, um Schadensbilder neuer Schadensfälle besser und schneller analysieren zu können.
Bisher liegen folgende Seiten zu Schadensbildern vor:

• Naturstein
• Wandmalerei
• Baukeramik

Beschreibung von Ausblühungen auskristallisierter Salze

An den Objekten, insbesondere Wandmalereien, Mörteln, Putze, Keramiken und Naturstein zeigen Salzausblühungen immer wieder bestimmte, typische Ausbildungen, die hier kurz charakterisiert werden sollen.

Whisker (=Haarkristalle): wenige Mikrometer dicke, bis Zentimeter - lange, stengelige, oft auch gebogene Kristalle. Unter besonderen Bedingungen können Kristalle, bei denen ein nadelförmiger Habitus sonst keineswegs typisch ist, in feinen, haarförmigen Individuen, den sogenannten Whisker wachsen. Whisker sind bei den verschiedensten Substanzen, Metallen, Salzen und anderen Verbindungen beobachtet worden. Ihre Durchmesser liegen zwischen 0.01 und 100µm, während ihre Länge die Größenordnung von Zentimetern erreichen kann. Sie wachsen bevorzugt in ihrer Längsrichtung, während der Anbau von Substanz auf den Seitenflächen entweder völlig unterdrückt ist oder in gewissem Maße noch nachträglich geschieht. Es gibt Whisker, die entlang ihrer Achse eine einzelne (oder auch wenige) Schraubenversetzung enthalten, die an der Spitze ein Spiralwachstum bewirkt, wobei das Material längs der Seitenfläche zur Spitze transportiert werden muss. Es gibt aber auch Whisker ohne Schraubenversetzungen, bei denen das bevorzugte Wachstum an der Spitze nach einem anderen Mechanismus zustande kommt. Schließlich gibt es auch Whisker, die nicht an der Spitze, sondern an ihrer Basis wachsen, den wachsenden Kristall gewissermaßen emporstemmend.

Abbildung 1: Whisker bilden lange dünne, z.T. gebogene Kristalle, hier NaCl Whisker (aus [Arnold.etal:1991]Titel: Monitoring Wall Paintings Affected by soluble Salts
Autor / Verfasser: Arnold, Andreas; Zehnder, Konrad
)

Salzflaum: sehr lockere, wolle- oder watteartige Salzausblühungen, bestehend aus meist gebogenen Haarkristallen.

Abbildung 2: Salzflaum bestehend aus KNO₃, die einzelnen Kristalle sind Whisker

Salzrasen: lockerer Belag nadeliger bis stengeliger, mehr oder weniger senkrecht zur Unterlage stehender, 0,1 bis mehrere Millimeter großer Whisker. Salzrasen sind oft erst im Streiflicht gut sichtbar.

Abbildung 3: Salzrasen auf einer Fuge; die einzelnen Kristalle sind Whisker

Pulverige Salzausblühungen: weißer, mehliger, dichter oder lockerer bis flockiger Überzug. Pulverige Ausblühungen entstehen je nach Salzart unterschiedlich. Einige Salze, insbesondere die etwas schwerer löslichen wie Gips, welche dann schleierartig dicht auftreten, können von Anfang an in dieser sehr feinkristallinen Form ausblühen. Bei Natriumsulfat z. B. ist diese Form dagegen meist ein Zeichen dafür, dass es sich um ein Entwässerungsprodukt der ehemals wasserhaltigen Salzform handelt.

Abbildung 4: pulverige Ausblühungen von Natriumsulfat

Salzpusteln: voneinander getrennte, lockere bis kompakte, bis etwa 1mm Durchmesser große Salzhäufchen oder -höcker.

Abbildung 5: Salzbedingte Pusteln auf einer Wandmalerei

Salzkruste: kompakte, manchmal fest auf der Unterlage haftende Salzaggregate mit flächigem Zusammenhalt und von sehr unterschiedlicher Dicke (einige µm bis mm).

Abbildung 6: Salzkruste durch Streusalz verursacht

Weiße lockere Salzkruste (zuckerartige Kruste): Sie besteht aus Aggregaten von mit bloßem Auge oder mit einer schwachen Lupe gut erkennbaren, glasklaren Kristallen. Zuckerförmige Krusten entstehen innerhalb eines Feuchtigkeitsfilms. Sie können aber auch Rekristallisate einer Salzausblühung sein, die bei einer entsprechenden Feuchtigkeitszunahme in der umgebenden Luft Wasser aufnahm und in Lösung ging und anschließend durch erneuten Klimawechsel, diesmal zu trockeneren Verhältnissen hin, wieder aus der Lösung auskristallisierte.

Abbildung 7: Halit Kruste am Außenmauerwerk am Kampeschen Hof in Stahlsund

Seidenglanzkruste: Flächige, matt glänzende Salzkruste. Dicke Seidenglanzkrusten aus Gips scheinen erst durch mehrmaliges Umkristallisieren und über längere Zeiträume hinweg zu entstehen.

Abbildung 8:REM Aufnahme einer Seidenglanzkruste

Blumenkohlkruste: Kruste aus weißen, kugeligen Aggregaten, die eng zusammenliegen, so dass ihre Oberfläche derjenigen eines Blumenkohls gleicht. Blumenkohlkrusten entstehen bevorzugt an kleinen Fehlstellen (Rissen oder ähnlichem) auf der sonst relativ dichten Putzoberfläche.

Abbildung 9: Blumenkohlartige Ausblühungen

Faserkruste: Kruste aus eng beieinander, senkrecht zur Wand stehenden, Haarkristallen. Sie entstehen in der Regel auf gut durchfeuchteten Trägern.

Tracht und Habitus

• Die Größenverhältnisse der an einem Kristall vorhandenen Grundformen ergeben den Habitus eines Kristalls.

• Die Tracht eines Kristalls besteht in der Aufzählung aller am jeweiligen Kristall auftretenden Grundformen.

Verschiedentlich wechselt der Habitus eines Minerals in Abhängigkeit von den Bildungsbedingungen.

Bedingt durch die Kristallstruktur, auch durch Mineral und Flächenkombinationen, haben die Minerale z.T. eine typische, z.T. wechselnde räumliche Erscheinungsform. Verschiedentlich kann diese auch durch einseitiges Wachstum hervorgerufen werden. Wir beschreiben diese Mineralformen wie folgt:

• isometrische Formen, wenn die Entwicklung in allen drei Raumrichtungen etwa gleich groß ist, z.B. bei allen kubischen Kristallen
• eindimensional gestreckte Formen: säulenförmig, stengelig, nadelig, haarförmig, faserig, z. B. Turmalin, Rutil, Asbest
• zweidimensional gestreckte Formen: tafelig, plattig, blättrig, schuppig, besonders bei Schichtmineralien, z.B. Baryt oder Glimmer
• dentrische Formen haben Minerale, wenn durch Wachstumsstörungen nur eine unvollständige, skelettartige Ausbildung möglich ist.

Ausbildung der Salzkristalle nach Arnold

Die Kristallmorphologie (Habitus) in Abhängigkeit von den vorliegenden Feuchteverhältnissen lässt sich nach [Arnold:1992]Titel: Salze: Lästige weiße Ausblühungen oder Hauptschadensursache?
Autor / Verfasser: Arnold, Andreas
wie folgt in fünf Gruppen gliedern (vgl. Abbildung):

a) Allseitig wachsende, große Kristalle mit Gleichgewichtsformen bilden sich auf nasser Unterlage, wobei die wachsenden Kristalle tief in die Lösung eingetaucht bleiben, die als dicker Lösungsfilm die ganze Oberfläche oder Teile davon bedeckt

b) Eine körnige Kruste aus isometrischen Kristallen entsteht auf noch stark feuchtem Substrat, während die Kristalle mit dem Lösungsfilm überdeckt sind und allseitig wachsen

c) Eine Faserkruste bildet sich auf mittelfeuchtem Substrat, das von einem zusammenhängenden Lösungsfilm bedeckt wird. Die säuligen Kristalle wachsen an ihrem Fuß, wo sie noch im Kontakt mit der Nährlösung sind und werden emporgehoben.

d) Dicke Whisker-ähnliche Kristalle wachsen auf der leicht feuchten Oberfläche aus kleinen Lösungsinselchen

e) Sehr dünne Whisker aus "Lösungspünktchen" auf der nun fast trockenen Oberfläche. Daraus entsteht ein Salzflaum.

Salze bilden bei ungestörter Kristallisation aus der Lösung ihre charakteristische Kristallform aus. Man spricht dann von idiomorphen Kristallen. Hypidiomorphe Kristalle bilden nur teilweise ihre Eigengestalt aus, während bei einer xenomorphe Kristallisation, die Kristallform keinerlei Beziehung zur Eigengestalt hat.

Abbildung 8: Zusammenhang zwischen Kristallmorphologie und Feuchteregime, s.o. (nach [Arnold:1992]Titel: Salze: Lästige weiße Ausblühungen oder Hauptschadensursache?
Autor / Verfasser: Arnold, Andreas
)

Literatur

[Arnold.etal:1991]	Arnold, Andreas; Zehnder, Konrad (1991): Monitoring Wall Paintings Affected by soluble Salts. In: Cather, Sharon (Hrsg.): The Conservation of Wall Paintings: Proceedings of a symposium organized by the Coutrauld Institut of Art and the Getty Conservation Institute, London, July 13-16, The Getty Conservation Institute, 103-136, Webadresse.
[Arnold:1992]	Arnold, Andreas (1992): Salze: Lästige weiße Ausblühungen oder Hauptschadensursache?. In: Jahresberichte Steinzerfall - Steinkonservierung, 2 (), 1-9

Haarkristalle: wenige µm dicke, bis cm - lange, stengelige, oft auch gebogene Kristalle

Eine Schraubenversetzung ist eine Baufehler im Kristall.

Rasterelektronenmikroskop