Wie macht man Steine wieder jung?

Matea Ban im Labor

Matea Ban im Labor

Steinerne Gebäude werden von Wind und Wetter geschädigt. Im EU-Projekt ,,Nano Cathedral" forscht man an der TU Wien, wie man solche Schäden verstehen und aufhalten kann.

Auch das härteste Gestein hält nicht ewig. Regen und Temperaturschwankungen können alte Gebäude aus Stein im Lauf der Zeit schwer beschädigen, das Material wird rissig und beginnt zu bröckeln. Verantwortlich dafür ist eine Vielzahl von Effekten, die nun im EU-Projekt ,,Nano Cathedral" genau erforscht werden - einen wesentlichen Beitrag dazu leistet die TU Wien. Das Ziel ist, nanotechnologisch wirksame Substanzen zu finden, mit denen man das Gestein nachhaltig schützen und kunsthistorisch wertvolle Gebäude vor dem Verfall bewahren kann.
Materialforschung für die Kunstgeschichte
,,In unserem Forschungsprojekt kommen Kulturund Naturwissenschaften zusammen", sagt Matea Ban vom Forschungsbereich Ingenieurgeologie (Institut für Geotechnik). Sie weiß genau, wie problematisch die Alterung von Gestein für alte Gebäude sein kann: An der Universität für Angewandte Kunst beschäftigte sie sich mit der Konservierung und Restaurierung von Gebäuden, nun verfolgt sie in den Labors der TU Wien einen materialwissenschaftlichen Ansatz.
,,Wir untersuchen sowohl Steine alter Bauwerke als auch Gesteinsproben aus Steinbrüchen", erklärt Matea Ban. ,,Die Unterschiede sind groß, wir lassen die Gesteinsproben zunächst künstlich altern." Das gelingt mit unterschiedlichen Methoden: Sie werden mit Salzen und Säuren behandelt, um die Effekte von saurem Regen zu simulieren, in Klimaschränken setzt man die Steine großen Temperaturschwankungen aus, und man kann sie in speziellen Apparaten auf genau definierte Weise mechanisch belasten, bis es zum Bruch kommt.
Mikroskopische Risse
Das Gestein besteht aus kleinen mineralischen Bestandteilen, die sich unterschiedlich verhalten. Wenn man sie erwärmt, können sie sich in verschiedene Richtungen unterschiedlich stark ausdehnen. So entstehen auf mikroskopischer Skala Spannungen und irgendwann bilden sich winzige Risse. Diese Risse verringern die mechanische Belastbarkeit des Gesteins, außerdem ermöglichen sie auch das Eindringen von Wasser. Kommt es dann zum Frost, kann das Gestein gesprengt werden.
,,Diese Vorgänge lassen sich bei uns genau studieren. An der TU Wien nutzen wir dafür unter anderem die Geräte des Röntgenzentrums, mit denen wir die chemische und mineralogische Zusammensetzung der Steine genau untersuchen können", sagt Matea Ban.
Wenn man die Ursachen der Gesteins-Verwitterung auf mikroskopischer Skala verstanden hat, kann man auch Substanzen entwickeln, mit denen sich diese Vorgänge aufhalten lassen. ,,Mit verschiedenen Festigern kann man dafür sorgen, dass die Bestandteile des Gesteins besser aneinander halten, oder dass Risse verschlossen werden und kein Wasser eindringt", erklärt Ban. ,,An der TU Wien untersuchen wir Gestein, das mit unterschiedlichen Festigern behandelt wurde und können genau messen, wie sich seine Eigenschaften dadurch verändern."
Das Projekt ,,Nano Cathedral" wird im Rahmen des EU-Programms ,,Horizon 2020" gefördert und läuft noch bis Mitte 2018. Beteiligt sind neben der TU Wien auch Universitäten aus Pisa, Mailand, Karlsruhe, Bamberg und Wien.
www.nanocathedral.eu­/


 
 
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