Cement-lime mortars joining porous stones of masonries able to stop the capillary rise of water: Fid-Bau Portal

Cement-lime mortars joining porous stones of masonries able to stop the capillary rise of water

Colantuono, A. / Vecchio, S. Dal / Marino, O. / Mascolo, G. / Vitale, A.

Bei einem Mauerwerk aus porösen Steinen kommt es aufgrund der Kapillarwirkung zu einem Eindringen und vertikalen Transport von Wasser, so daß speziell in antiken Bauwerken aufgrund von Volumeneffekten, eingedrungenen Salzen und Frost-Tau-Wechseln eine Mauerwerkszerstörung erfolgen kann. Aufgrund der bereits bekannten Eigenschaften antiker italienischer Mörtel, nicht wasserpermeabel zu sein, werden systematische Untersuchungen an Zement-Kalk-Mörteln durchgeführt, bei denen der Gehalt und die Art des Zementes variiert werden, um wasserundurchlässige Schichten zwischen porösen Mauerwerkssteinen zu erhalten. Zur Mörtelherstellung werden ein Portlandzement, ein puzzolanischer Zement und ein Hochofenzement verwendet, die mit hydratisiertem Kalk in verschiedenen Gewichtsanteilen gemischt werden. Die Verarbeitbarkeit aller Mörtel wird konstant gehalten. Vermörtelt werden vier verschiedene Tuffsteinarten, ein Stein auf Tonbasis und zwei Sandsteine auf der Basis von Quarzit und Calcit. Gemessen wird die kapillare Wanderung des Wassers mit einer Sandwichmethode, bei der das Wasser durch eine Mörtelschicht von einem in Wasser befindlichen Stein in einen zweiten Stein gelangen muß. Es treten drei Prozesse auf. Zuerst findet eine Tränkung der Steine statt, anschließend besteht ein Gleichgewicht zwischen kapillaritätsbedingt aufgenommenem und verdampfendem Wasser, abschließend feindet mit zunehmender Mörtelerhärtung eine verringerte oder nicht mehr stattfindende Wanderung des Wassers statt. Aufgrund der Gegenwart von Alkalien aus dem Tuffstein kommt es zu einer Erhöhung des pH Wertes, Ausfällung von Ca(OH)2 und Abdichtung der Mörtelfuge sind die Folge. Am stärksten verringern portlandzementhaltige Mörtel die Wasserwanderung, da diese den höchsten Gehalt an CaO aufweisen. Das Wasserblockierverhalten nimmt mit steigendem Gehalt an Zement im Mörtel zu, da die Mörtelporosität verringert wird. Der Einfluß der Mauerwerkssteine läßt sich durch ihr Ionenaustauschvermögen beschreiben, zeolithhaltige sowie tonhaltige Steine bilden bevorzugt eine wasserdichte Grenzschicht. Quarz- oder kalksteinhaltige Steine bilden aufgrund fehlender Alkalien keine wasserdichte Grenzschicht aus.