Petrographische und geochemische Untersuchungen zum Verwitterungsverhalten von Molassesandsteinen am Bauwerk - Fallbeispiele: Konstanzer Münster, Alte Kanzlei Überlingen und St. Nikolaus-Kirche Friedrichshafen:
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Heidelberg
Inst. für Sedimentforschung
1992
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| Series: | Heidelberger geowissenschaftliche Abhandlungen
62 |
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| adam_text | Titel: Petrographische und geochemische Untersuchungen zum Verwitterungsverhalten von Molassesandsteinen am
Autor: Adam, Simone
Jahr: 1992
Inhalt
Seite
1 Einleitung und Problemstellung_____..................................__............_..........._......_____......................1
2 Baugeschichte der untersuchten Objekte......_..........................................._____......_......................_. 3
2.1 Baugeschichte des Konstanzer Ministers_________________......_____......___3
2.2 Geschichte der Kirche St.Nikolaus in Friedrichshafen________________8
2.2.1 Entstehung der Pfarrei St.Nikolaus__________......________________8
2.2.2 Baugeschichte der Kirche St. Nikolaus_________________________9
2.3 Baugeschichte der Stadtkanzlei in tlberlingen_......__________________13
3 Gcologie des Molassebcckens_____........_____________________________.....15
4 Verwitterung_____________________._______________________________18
4.1 Schadensformen________________________.______________________18
4.2 Verwitterungsvorgange_____.......______________________,__,__._______20
4.2.1 Physikalische Verwitterung_____________________________20
4.2.1.1 Frostsprengung___.....____________________________.___21
4.2.1.2 Salzsprengung______________________,_______.________23
4.2.1.3 Hygrische Dehnung_________________________________25
4.2.1.4 Thermische Dehnung________________________________26
4.2.2 Chemische Verwitterung__________________________________.27
4.2.2.1 Schwefeldioxid (SO2)________________________________28
4.2.2.2 Stickoxide (NOX)______..........___________________________30
4.2.2.3 Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CQ2)__________31
4.2.2.4 Stabilitat einzelner Mineralphasen___________________........31
4.2.3 Biologische Verwitterung_______......_____________.......----------------35
4.3 Wassertransport____....._............______...................-_........_______________________36
4.3.1 Wasseraufnahme...................._.....-............._...........—........._.......______________________37
4.3.2 Wasserabgabe.....................................................__....................___..........--------------------.....------38
4.3.3 Wasserspeicherung_..........___.................._______.............---------------........-------......38
5 Das Klima nordlich des Bodensees_____...............-------------------------------- 39
5.1 Windsystem______.......__________________________________.....______......39
5.2 Niederschlage und Nebel____.....____......____________________________39
5.3 Inversionen.___________,_______________________¦________.........___.......-41
5.4 Temperaturen, Frost- und Sonnentage......................................................................................................................42
5.5 Luftschadstoffe...................................................................................................-.................................................... ..........................................42
6 Untersuchungsmethoden..........................................................................................................................................................................46
6.1 Rontgendiffraktometrie........................................................................................................................................................................46
6.2 Durchlichtmikroskopie.........................................................................................................................................................................47
6.2.1 Verwitterung der Feldspate......................................................................................................................................47
6.2.2 Mikroskopische Porositatsbeobachtungen.......................................................................................48
6.3 Rasterelektronenmikroskopie(REM).........................................................................................................................48
6.4 Wasseraufnahme.............................................................................................................................................................................................48
6.5 Chemische Untersuchungen - Eluatanalysen.___......_........................................................................49
6.5.1 Herstellung der Eluate...................................___................_.................................................................................50
6.5.2 Kationen-Konzentrationen........................._..............................................._..........-..........................................51
6.5.3 Anionen-Konzentrationen.......................„....._.................................................................„........_............................51
6.6 Spezifische Oberflache (BET)_.............____.............._.....„.......___...............................................................52
6.7 Experimentelle Neubildung von Calciumsulfat......................._.....................................................-......52
6.8 Organischer Kohlenstoff_______........_.....__....._____.....„...........................................................................53
6.9 Calcium-Carbonat..........................____________....._____.....__....._.......................................................53
6.10Schwefel- und Kohlenstoffmessungen..........................................................................................................53
7 Ergebnisse________.........................__............._.................______........................................................................54
7.1 Untersuchte Baudenkmaler, Makroskopische......._....................................................................................
Schadensbeobachtungen, Probennahme und Probenbeschreibung......................54
7.1.1 Konstanzer Munster_.........._......._______......_____..............____......................................54
7.1.1.1 Probennahme und Probenbeschreibung.....................___..........................59
7.1.2 Alte Kanzlei in Uberiingen.______.................................................................................................................62
7.1.2.1 Probennahme und Probenbeschreibung......................................................................65
7.1.3 St. Nikolaus-Kirche in Friedrichshafen.................................................................................................67
7.1.3.1 Schadenskartierung....................................................................................................................................67
7.1.3.2 Probennahme und Probenbeschreibung...................................................................74
7.2 Rontgendiffraktometrie.............................„...................................................................................................................................76
7.2.1 Allgemeines...................................................................................................................................................................................76
7.2.2 Identifizierung der Mineralphasea....._....................................................................................................78
7.3 Durchlicht- und Rasterelektronenmikroskopie......................................................................................80
73.1 Die untersuchten Bausteine.....__.....................................................................................................................80
7.3.1.1 Varietat I (Rorschacher Molassesandstein)........................................................81
7.3.1.2 Varietat II und in___..................__.................................._......................................................83
73.13 Die Abfolge der diagenetischen Prozesse................................................................85
73.1.4 Kunststein des Konstanzer Munsters.......................................................................87
7.3.2 Schalenbildung, Aufblattern und Absanden..................................................................................89
7.3.2.1 Schalenbildung...........................................................................................................................................................89
7.3.2.2 Aufblattern........................................................................................................................................................................97
7.3.2.3 Absanden.........................................................................................................._....._...........................................98
7.3.3 Porenraum............................................................................................................................................................................................100
7.3.4 Gipsbildung bei der Bauwerksverwitterung..........................................................................102
7.3.5 Krustenbildung...............................................................................................................................................................................108
7.3.6 Verwitterung der Feldspate..................................................................................................................................113
7.3.7 Schichtsilikate..............................................................................................................................................................................119
7.4 Wasseraufnahmemessungen.................................................................................................-................................................122
7.5 Eluatmessungen....................................................._..............................................................................................._......._.........125
7.6 Spezifische Oberflache nach BET.........................................................................................................................128
7.7 Organischer Kohlenstoff__............................................................................................................_........................-134
7.8 Bilanzierung von S und C............................................................................................................................_.........._____135
8 Diskussion...-.........................................................................................................................................................................................................141
8.1 Physikalische Krafteinwirkung bei der RiBbildung____________................._ 141
8.2 Lage der Salzmaxima........................................__......................-......................_................___.........._______146
8.3 Lage der Schwachezone und Schalendicke....................___________......____........150
8.3.1 Uberlagerung der hygrischen Dehnung mit anderen Effekten____153
8.4 Genetische Parallelen zwischen Schalenbildung, Aufblattern und
Absanden............................................................___......___...........__________________________155
8.4.1 Krustenbildung.............._..............................................................._.................._______________157
8.5 Bereiche ausgepragter chemischer Verwitterung.__......._...........____.........____158
8.6 Gips im Gef iige der Bauwerksproben..........................____........______________160
8.6.1 Geschwindigkeit der Gipsbildung....................._......_.....................................________161
8.6.2 Transport von gelostem Calciumcarbonat............................___........._______163
9 Zusammenfassung................................................................................................................................___________..............165
lOLiteratur....................................................................................................................._........................................................................................................167
UAnhang............................................................................................._........................................................................-.....................................................175
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