Naturstein instandsetzen, Teil 2

Die chemische Industrie hat für die Praxis taugliche Werkstoffe zur Konservierung von Natursteinen entwickelt, die heute weit verbreitete Anwendung finden. Diese scheiden im Optimalfall ein witterungsbeständiges, am besten mineralisches Bindemittel ab. Sie dringen bei richtiger Anwendung bis zu den unbeschädigten Bereichen im Stein ein und bauen ein gleichmäßiges Festigkeitsprofil quer durch den Naturstein auf. Durch ihre Verwendung bildet sich keine Krusten. Zudem entehen keine bauschädlichen Nebenprodukte wie Salze. Die Wasserdampfdurchlässigkeit und die thermische Ausdehnung des Mauerwerks bleiben gleich, ebenso die Farbwerte der Steinoberfläche.

Fehlt nur eine der genannten Eigenschaften, kann die Steinkonservierung zum Fehlschlag werden. Da jeder Naturstein anders auf Konservierungsmittel reagiert, muss jeder Anwendung eine gründliche Untersuchung des Mauerwerks vorausgehen.

Würdigt man den Gebrauchswert heute bekannter Steinkonservierungs- beziehungsweise Pflegeverfahren, so kann man solche, die keine Bindemittel abscheiden, nur gering einzudringen vermögen, die Oberfläche des Mauerwerks verändern oder gar bauschädliche Salze bilden, von vornherein als untauglich verwerfen. Damit scheiden heute die alten Verfahren mit einem Oberflächenauftrag auf den Naturstein von Leim und Gelatine, Wasserglas, Flußsäure und Fluate, Lein- und Mohnöl, Wachsen und Paraffinen, Barytwasser oder gar Metallsalzen (MOS-Verfahren) alle miteinander aus der Baupraxis aus.

Bewährte Konservierungs- und Pflegeverfahren

Heute verbleiben in der Tat nur noch drei bewährte Konservierungs- und Pflegeverfahren:

Aus der Gruppe der organischen Harze verwendet man die Epoxidharze zur Verfestigung des Fugenmörtels und als Verfüllsuspensionen für Mauerwerksrisse und Hohlräume. Acrylharze wurden zur Tränkung von Natursteinen insbesondere beim Erhalt von Steinplastiken und Steinskulpturen in den letzten Jahrzehnten vielfach eingesetzt, kommen aber wegen ihrer das Originalmaterial stark verändernden Eigenschaften heute selten zum Einsatz.

Somit verbleiben für die Steinkonservierung nur mehr die Kieselsäureester und die Hydrophobierungsmittel. Beide haben sich inzwischen am Markt durchgesetzt. Kieselsäureester sind monomolekular und niedrigviskos. Sie können bis zu einem Wirkstoffgehalt von rund 80 Prozent verarbeitet werden und scheiden damit eine ausreichende Menge an Bindemitteln ab, um einem verwitterten Stein die notwendige neue Festigkeit zu geben, ohne dabei bauschädliche Nebenprodukte zu bilden. Zur Reaktion der Kieselsäureester werden ein Katalysator und Wasser benötigt. Mittlerweile kommen fast nur noch Einkomponenten-Systeme zur Anwendung, die weder sauer noch alkalisch reagieren. Vor Jahren wurde als Wirkstoff außer Kieselsäureester auch Methylester verwendet, der zwar mehr Bindemittel abscheiden konnte, aber wegen seiner toxischen Nebenwirkungen (beispielsweise Augenschleimhautreizungen) aus dem Verkehr gezogen werden musste.

Hydrophobierungsmittel durchdringen im Sinne einer Imprägnierung die Natursteinoberfläche und machen sie dabei wasserabweisend, also hydrophob. Normalerweise sind mineralische Baustoffe hydrophil, das heißt sie saugen in ihren Kapillaren mehr oder minder schnell Wasser auf. Bei der Saugfähigkeit kommt es auf den Benetzungswinkel der Kapillarwand an. Es handelt sich dabei um den Randwinkel, den ein Wassertropfen ausbildet, wenn er die Porenwand berührt. Wenn der Benetzungswinkel > 90° ist, ergibt sich eine negative Steighöhe des Wassers in den Kapillaren, also eine Kapillardepression. Bei 180° Benetzungswinkel würde der Wassertropfen gleichsam über der Kapillarwand schweben. Geht der Randwinkel des Wassertropfens gegen 0°, dann handelt es sich um die Kapillare eines gut saugenden Baustoffs. Infolgedessen gilt: Je größer der Benetzungswinkel wird, desto mehr wirkt die Oberfläche hydrophob.

Die Hydrophobierung ist bei sehr saugfähigem Natursteinmauerwerk unumgänglich und hat sich insbesondere bei Tuff- und weichen Sandsteinen bewährt. Allerdings schließen eine zu hohe Versalzung und kapillar aufsteigende Feuchte eine Hydrophobierung aus. Eine Voruntersuchung muss jeweils klären, welches Präparat sich in welcher Menge für den vorliegenden Naturstein eignet.

Kriterien, die ein Hydrophobierungsmittel erfüllen muss

Als Hydrophobierungsmittel setzt man farblose, in organischen Lösungsmitteln oder Wasser gelöste Silane, Siloxane und Silikonharze, weniger häufig Metallseifen und Acrylharze ein, die einen hydrophilen Naturstein hydrophob imprägnieren. Dabei verleihen sie ihm wasserabweisende Eigenschaften, indem sie seinen Benetzungswinkel auf > 90° erhöhen. Der Wirkstoffgehalt im Hydrophobierungsmittel hängt von der gewählten Wirkstoffart ab. Silikonharze werden mit einem Wirkstoffgehalt von 5 Prozent eingesetzt, hydrophob eingestellte Kieselsäureester mit rund 70 Prozent Wirkstoff. Auch das Lösungsmittel spielt eine entscheidende Rolle: Es transportiert den Wirkstoff bis in eine ausreichende Tiefe in den Stein. Meist verwendet man als Lösungsmittel aromatische Kohlenwasserstoffe im Siedebereich zwischen 120° und 160°C. Für Naturstein-Mauerwerk kommen eher Siloxane und Silikonharze zur Anwendung.

Hinweis: Mit dem Thema Hydrophobierung befasst sich auch der Beitrag „Tiefenwirkung” ab Seiten 42 in dieser Ausgabe der bauhandwerk.

Literatur