petraSalt

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Wissenschaftlicher Hintergrund

Steinbauten stellen einen bedeutenden Teil unseres kulturellen Erbes dar. Schäden entstehen an den Steinbauwerken allgegenwärtig durch die verwitterungsbedingte Zerstörung von Bausubstanz. Die Zunahme der Schäden hat weltweit große Bemühungen zur Erhaltung von Steinbauwerken ausgelöst. Langjährige Erfahrungen sowohl aus Bauwerksuntersuchungen als auch aus Laboruntersuchungen haben Salze als sehr effektive Verwitterungsagenzien sowie das Zerstörungspotential der Salzverwitterung und ihren erheblichen Anteil an der Entstehung der Bauwerksschäden und damit am Verlust kulturellen Erbes belegt. Trotz vieler Jahre intensiver Forschung sind die Vorgänge der Salzverwitterung jedoch noch wenig verstanden. Dies begründet sich mit der Heterogenität der Systeme „Gestein“, „Salz“ und „Umwelteinflüsse“ und der Komplexität ihres Wechselspiels. Das Kenntnisdefizit erschwert zuverlässige Schadensdiagnosen und -prognosen für die Steinbauten sowie die Auswahl und Anwendung möglichst dauerhaft wirksamer Schutzmaßnahmen.

Projektziel

Das übergeordnete Ziel des Projektes ist es, einen Beitrag zum besseren Verständnis von Salzverwitterungsvorgängen an Steinmonumenten zu leisten. Das Projekt adressiert Salzverwitterungsvorgänge im natürlichen, offenen System, d.h. unter zeitlich wie räumlich realmaßstäblichen Bedingungen. Es werden Modellvorstellungen angestrebt, die die charakteristischen dynamischen Wechselbeziehungen zwischen Gesteinsbeschaffenheit, Einflüssen auf das Gestein (Klima, Mikroklima, Salzbelastung) und der Auswirkung der Salzverwitterung (Entwicklung von Verwitterungsschäden; Verwitterungsfortschritt) unter Berücksichtigung verschiedener Gesteine und Bauwerksexpositionsregime aussagekräftig und zuverlässig abbilden und plausibel interpretieren.

Untersuchungsobjekte

Um Erkenntnisse hoher Übertragbarkeit zu erzielen wurden mit den Felsmonumenten Petras in Jordanien Untersuchungsobjekte ausgewählt, deren Spektrum von Ausgangs- und Einflusssituationen repräsentativ für eine Vielzahl von Steinbauwerken weltweit ist. Die nabatäischen Felsmonumente Petras gehören zu den bedeutendsten Kulturdenkmälern der Erde. Die UNESCO hat Petra im Jahre 1985 in die international anerkannte Liste des schützenswerten Weltkulturerbes aufgenommen. Kürzlich wurde Petra zu einem der „sieben Weltwunder der Neuzeit“ gewählt. Alle Monumente Petras weisen Schäden infolge Verwitterung auf. Oft sind die Schäden bereits von erheblichem Ausmaß. So hat der World Monuments Fund (WMF) Petra in den vergangenen Jahren wiederholt in seiner Liste der einhundert meistgefährdeten Bauwerksensembles der Welt aufgeführt. Anhand der Ergebnisse der eigenen langjährigen Untersuchungen in Petra wurde die Salzverwitterung als Hauptschädigungsprozess an den Felsmonumenten identifiziert.

Methodik

Das Arbeitsprogramm kombiniert für verschiedene repräsentative Untersuchungsbereiche:

• Laboruntersuchungen an Gesteinsproben zur Quantifizierung der Salzbelastung,
• Vorort-Untersuchungen zu Art und Intensität der Verwitterungsschäden,
• Vorort-Untersuchungen zu Bauwerksexpositionsverhältnissen,
• kontinuierliches Monitoring der Umweltbedingungen.

Zur Erreichung des Projektziels ist ein zeitlich wie räumlich hochauflösendes Monitoring der komplexen Umweltbedingungen an den Steinbauwerken grundlegend wichtig. Mit einem autonom operierenden Funksensor-Netzwerk soll im Rahmen des Projektes eine sehr innovative Technologie eingesetzt werden, die diesen Beitrag leisten kann. Die durch den Einsatz dieser Technologie erzielten hochauflösenden Daten sollen in einem bisher nicht möglichen Umfang detaillierte Aussagen zur Wechselwirkung zwischen der Dynamik der auf ein Steinbauwerk einwirkenden Umwelteinflüsse und den hierdurch gesteuerten Salzverwitterungsvorgängen gewährleisten. Hierbei sollen kurz- und langzeitliche und gesteinstiefenabhängige Variation sowie Abhängigkeiten von Gesteinstyp, Bauwerksexpositionsverhältnissen und Verwitterungszustand berücksichtigt werden.