Auf einen Blick
- Alternative zu Zementmörteln bei Denkmalpflege: Geopolymer-Mörtel mit besserer Kompatibilität zu historischen Untergründen
- Dreidimensionales Kompatibilitätskonzept: Chemische, physikalische und mechanische Balance statt Maximalwerte
- Nachhaltigkeit durch Kreislaufwirtschaft: Nutzung lokaler Ressourcen und Bauabfälle (CDW) als Ausgangsstoffe
- Laborvalidierung und Pilotanwendung: Erfolgreiche Tests an archäologischem Denkmal in Neapel
- Praxisorientierte Protokolle: Übertragbare Methodik von Laborentwicklung bis zur baustellentauglichen Anwendung
Die Promotion (2026) untersucht systematisch die Degradationsmechanismen historischer Mörtel und entwickelt innovative Geopolymer-Mörtel als Alternative zu konventionellen Instandsetzungsmaterialien. Besonders relevant für das Maurerhandwerk: Die Arbeit zeigt auf, warum nachkriegszeitliche Zementmörtel an historischen Bauwerken versagen und wie neue Materialkonzepte Kreislauffähigkeit mit konservatorischen Anforderungen verbinden.
Warum herkömmliche Zementmörtel an historischem Mauerwerk scheitern
Die Untersuchung analysiert systematisch, warum zementbasierte Instandsetzungsmörtel – trotz weitverbreiteter Anwendung in der Nachkriegszeit – oft chemisch und physikalisch ungeeignet für historische Substrate sind. Die Forschung zeigt, dass deren übermäßige Steifigkeit und geringe Permeabilität die Dampfdiffusion behindern und systematisch zu Ablösungen, Rissbildung und Salzakkumulation führen. Anstatt maximale Festigkeit als Ziel zu definieren, postuliert die Arbeit ein Kompatibilitätskonzept, das mechanische Eigenschaften als Abstimmung von Steifigkeit und Deformationsverhalten mit dem Untergrund versteht.
Geopolymer-Mörtel mit Tuff und Cocciopesto: Laborerprobung
In Kapitel 2 wurden Metakaolin-basierte Geopolymer-Mörtel mit Tuff-Zuschlägen und Cocciopesto (Ziegelbruch) systematisch getestet. Die Versuchsreihe umfasste physikalische, mechanische, hygrische, thermische und farbmetrische Untersuchungen sowie beschleunigte Alterungstests. Besonders relevant: Die offene Porosität, Wasseraufnahme und Kapillarität wurden gezielt auf Feuchtetransport und -speicherung optimiert. Dynamische Elastizitätsmodule aus Ultraschall-Puls-Geschwindigkeit erlaubten Rückschlüsse auf Mikrorissanfälligkeit und Bindemittel-Zuschlag-Interfaces – entscheidend für die Dauerhaftigkeit bei Salzkristallisationszyklen. Die thermische Leitfähigkeit wurde an Plattenproben gemessen, um hygrothermische Wechselwirkungen mit historischen Untergründen zu prognostizieren.
Vom Labor zur Baustelle: Pilotprojekt in Neapel
Kapitel 3 dokumentiert die Übertragung der Laborentwicklung in die Praxis am archäologischen Komplex „Carminiello ai Mannesi" in Neapel. In Zusammenarbeit mit der Soprintendenza Archeologia, Belle Arti e Paesaggio wurden drei Fugen lokal ausgebessert – bewusst begrenzt für Rückverfolgbarkeit und kontrollierte Beobachtung. Vor-Ort-Materialcharakterisierung (XRD, thermische Analyse) bestätigte die Affinität zwischen lokalem Neapel-Gelbtuff und den Labor-Materialien. Die Arbeitsmethodik umfasste Oberflächenreinigung, Entfernung loser Partikel und kontrolliertes Vornässen, um die sofortige Absorption des Mischwassers zu begrenzen und die Grenzflächenkontinuität zu fördern.
Transferpotenzial für Maurer
Die Erkenntnisse bieten dem Maurerhandwerk konkrete Anknüpfungspunkte für die Denkmalpflege und Sanierung historischer Mauerwerke:
Kompatibilitätsbasierte Materialauswahl
Die systematisierten Kompatibilitätskriterien (physikochemisch, mikrostrukturell, hygrisch, mechanisch, ästhetisch) können in Arbeitsanweisungen und Ausschreibungen übernommen werden. Statt pauschaler Festigkeitsanforderungen steht die Abstimmung von Steifigkeit, Dampfdiffusion und Dehnungsverhalten im Vordergrund.
Nachhaltige Zuschläge aus Kreislaufwirtschaft
Die Einbindung von Bau- und Abbruchabfällen (CDW) als rezyklierte Vorläufer eröffnet lokale Beschaffungswege und entspricht zunehmenden Nachhaltigkeitsanforderungen. Maurerbetriebe können durch gezielte Ausgangsstoffauswahl ökologische und konservatorische Ziele verbinden.
Validierungsmethoden für die Praxis
Die beschriebenen Prüfprotokolle – von Farbmessung über Ultraschall-Prüfung bis zu beschleunigten Alterungszyklen – bilden eine methodische Grundlage für Qualitätssicherung bei Instandsetzungsmaterialien. Die definierten Akzeptanzschwellenwerte sind direkt in Leistungsverzeichnisse übernehmbar.
Reversibilität als Arbeitsprinzip
Das Verständnis von Reversibilität als methodischer Ansatz (Minimierung der Intervention) statt als fixer Zustand erlaubt praktische Umsetzung: Begrenzte Eingriffe, dokumentierte Materialwahl und Rückbaubarkeit werden handlungsleitend.
Fazit
Die Untersuchung schließt die Lücke zwischen Laborforschung und Baustellenpraxis und etabliert eine methodische Basis für den übertragbaren Einsatz von Geopolymer-Mörteln in der Denkmalpflege. Die mehrdimensionale Kompatibilitätsdefinition bietet dem Maurerhandwerk konkrete Entscheidungshilfen jenseits reiner Festigkeitskennwerte. Mit der Pilotanwendung in Neapel ist der Übergang von TRL 5 zu TRL 6 vollzogen – die Technologie ist für die Praxisanwendung grundsätzlich bereit. Konsequente Langzeitdokumentation über mehrere Jahre wird die endgültige Praxistauglichkeit bestätigen und spezifische Einsatzgrenzen definieren.
Quellen
- Primär: Analysis of chemical and physical degradation phenomena in Cultural Heritage materials and development of technologies for their protection and conservation (2026). PhD thesis, University of Naples Federico II, supervised by Prof. Domenico Caputo & Barbara Liguori (UNINA) and Prof. Mercedes del Río Merino (UPM).