Kunststeinguß

“Ich suche einen geeigneten Kunststeinmörtel, mit dem ich den Eindruck von Ruhrsandstein nachbilden kann.”

Lieber Herr Kühne, danke dass sie sich an mich gewendet haben. Ich veröffentliche meine Antwort hier im Blog, damit auch andere etwas davon haben.

Kunststeinmörtel werden in der restauratorischen Praxis dem vorliegenden Naturstein genau angepasst. Vorweg müssen  Enstehung und chemischen und technischen Eigenschaften bestimmt werden.  Ruhrsandstein wurde in Österreich praktisch nicht  verwendet und ist mir daher nicht sonderlich bekannt. Auf der Webseite des Geowissenschaftlichen Dienstes von Dr. Olaf Otto Dillman wird  Ruhrsandstein sehr gut beschrieben. Daraus geht hervor, dass dieser Sandstein sich durch eine intensive quarzitische Bindung auszeichnet (im Gegensatz zum kalzitisch gebundenen Kalksandstein). Die Eigenschaften und die Abbau- bzw. Schadensphänomene von Kalksandstein und Quarzsandstein unterscheiden sich erheblich. Die unterschiedlichen Eigenschaften erfordern unterschiedliche Materialien und Vorgangsweisen bei der Restaurierung. Da es sich hier um den Nachguß in Kunststein handelt und nicht um Konservierung und Restaurieung von Bestand, erspare ich mir die Erörterung der erwähnten Unterschiede. Falls jedoch  Fehlstellenergänzungen und Oberflächenschutzbehandlungen (Schlämmen) am Naturstein vorgenommen werden sollen, ist auf die Besonderheit des Quarzsandsteins Rücksicht zu nehmen.

Für den Nachguß empfehle ich folgendes Rezept:

DasVolumsverhältnis von Füllstoff (Sande) zu Bindemittel beträgt 4:1 bis 5:1. Zusatz von Primal (Sie können auch eine andereHaftbrücke als Elastifizierung verwenden, Primal vergilbt aber nicht so leicht) im Verhältnis 1:6 im Anmachwasser.

Die Farbe des Kunststeins kann durch Zugabe von Erdpigmenten (Oxydfarben) angeglichen werden. Dazu ist es notwendig Probekörper anzufertigen und im trockenen Zustand zu beurteilen (schnelle Trocknung mit Heißluftfön). Hinzufügen der Pigmente immer ins Anmachwasser. Wenn die Menge der zugegebenen Pigmente bei der Anfertigung der Probekörper abgewogen wurde, ist der Verbrauch für größere Mengen leicht auszurechnen.

Bindemittel: Weißzement (andere Zemente scheiden als Salzbildner aus). Kalk ist wegen Gipsbildung zu vermeiden.

Füllstoff ist Sandsteinsand (Hauptgemengeteile Quarz und Feldspat)  von geeigneter Farbe und Körnung. Für den Kunststeinguß ist sowohl Rundkorn als auch Bruchkorn möglich.

Körnung:

• 1 Volumsteil  der Körnung 0-4
• 2 Volumsteile der Körnung 0-2
• 1 Volumsteil der Körnung 0-1
• 1 Volumsteil Marmormehl 0,0-0,5

Den Sand und den Weißzement bekommen Sie im Baustoffhandel (Baumärkte), lassen Sie sich aber (telefonisch) Auskunft über das angebotene Material geben. Wesentlich billiger, aber auch etwas aufwändiger ist es, die Sande direkt bei einem Sandwerk zu holen. Den Besuch eines Sandwerkes empfinde ich immer als nettes Abenteuer.

Herstellung:

Die möglichst trockenen Sande  nach Volumsteilen mischen.  1 Volumsteilteil Zement mit 0,62 Volumsteilen Wasser (inkl. Haftbrücke) mischen und  dann das Sandgemisch einrühren. Bei größeren Mengen am besten einen Betonmischer verwenden, aber darauf achten, dass das angemischte Material schnell abzubinden beginnt und also innerhalb von ca. 1 Stunde verarbeitet sein sollte. Befüllen der vorbereiteten Negativform mit dem Kunststeinmaterial, zwischendurch Einlegen einer Armierung, auffüllen und verdichten durch kräftiges stampfen (mit Holzklotz), abziehen des Überstandes mit Holzlatte und Oberfläche glatt streichen. Abdecken der freien Gußfläche mit nassen Tüchern. Vor Hitze und Frost schützen.

Jeder Kunststeinguß ist mit einer Stahlarmierung zu versehen, da der Kunststeinguß zwar gut Druckspannungen aufnehmen kann, aber zur Übernahme von Zugspannungen wenig geeignet ist. Im Falle von Fensterbänken schlage ich 3-4 Stäbe Baustahl mit dem Durchmesser 6mm vor.  Die Bewehrungseisen sollen ca. 3 cm unter der Oberfläche liegen, da es sonst zu Rostbildung und Abplatzungen kommt.

Ausformen des fertigen Kunststeingußes frühestens nach 3 Tagen. Nach 4 Wochen ist der Kunststein belastbar.

Oberflächenbehandlung: Zur Erzielung einer Oberflächentextur, die dem Naturstein nahe ist, muß die Zementhaut nach dem Ausformen mit Schleifpapier abgezogen werden. Eine Schlußhydrophobierung (Siloxanlösung) ist auf bewitterten Fassadenteilen sehr ratsam.

Falls Ihnen diese Vorgangsweise zu aufwändig ist, lassen Sie sich von der Fa. Remmers beraten und entsprechendes Material liefern. Auch die Fa. Keimfarben bietet mineralische Trockenmörtel in Säcken an (z.B. “KEIM Restauro-Gieß”).

Steinfestigung im leeren Raum

Seit die „Festigung“ von Steinobjekten durch Zementüberzüge sich als zerstörerisch erwiesen hat, werden vermehrt chemische Steinfestiger angewendet. Ich befürchte, daß diese Methoden sich langfristig als ebenso schädigend erweisen werden, da sie die äußeren Steinschichten akkumulierend erhärten und abdichten, mit allen bekannten Folgen. Die Anbindung der gefestigten Zone an den gesunden Steinkern durch ausreichende Eindringtiefe des Festigungsmittels verlegt das Problem bloß in die Tiefe.

Wenn es um die Rettung einer Skulptur vor der völligen Zerstörung geht, dann ist auch ein riskanter Eingriff angezeigt, dessen Unterlassung die unabwendbare Zerstörung nicht verhindern könnte. Diese Grenzsituation muß aber von befugter Seite vorweg verantwortlich diagnostiziert werden.

Besonders bedenklich erscheinen mir zwei Methoden der Festigung: die Acrylharz Volltränkung (AVT) der Fa. JBACH und das VKF-Verfahren (Vakuum-Kreislauf-Festigung vor Ort) von Restaurator Vujasin.

In beiden Fällen ist das Vakuum ein Mythos vom leeren Raum, der die Vorstellung suggeriert, daß die Festigungsmittel in die Steinporen gesaugt werden. Bestenfalls kann durch das angelegte Vakuum der Wassergehalt im Kern des Steines reduziert werden. Sobald jedoch die Festigungsflüssigkeit in den Unterdruckraum eingebracht wird, ist es mit dem Vakuum vorbei. Ganz anders verhält es sich bei der Vakuum-Festigung von Probezylindern: durch das Anlegen der Vakuumpumpe auf der einen Seite des Zylinders wird von der anderen Seite das Festigungsmittel durch die Poren des Gesteinszylinders hindurch gesaugt. Eine solche Vorgangsweise ist aber bei Skulpturen aus Gründen ihrer äußeren Form nicht anwendbar. Alte Skulpturen, die der Festigung bedürfen haben selten die Form technisch leicht handhabbarer geometrischer Körper, die in irgendein Medium luftdicht eingeschlossen werden könnten, so daß auf einer Seite ein Vakuum angelegt und auf der anderen Seite das Festigungsmittel zugeführt und durch die ganze Skulptur hindurch gesaugt werden kann.

Bei der AVT werden die demontierten Skulpturen im Kessel unter Vakuum und Druck (bis auf eine dünne oberflächliche Schicht) angeblich völlig mit Acrylharz durchtränkt.

Über das langjährige Verwitterungs- bzw. Alterungsverhalten von Acrylglas ist kaum etwas bekannt. Nach Abwitterung der oberflächlichen, von Acrylharz freien Schicht dürfte der Steincharakter kaum mehr gegeben sein.

Vor der Anlieferung einer Skulptur zur AVT hat der Restaurator eine Fülle „Flankierender Maßnahmen“ zu erfüllen: Reinigung, Vorfestigung mit KSE, Verschließen und Hinterfüllen von Schalen, Verdübelung, Ergänzung etc. „mit höchstmöglicher Gewissenhaftigkeit und Sachkenntnis … Es darf nur mit den für die anschließende Tränkung geeigneten Materialien und unter strikter Einhaltung aller Verarbeitungsrichtlinien und Verfalldaten gearbeitet werden. Die Nichtbeachtung dieser Faktoren kann zu Problemen führen, die vermeidbare Nacharbeiten erforderlich machen.“ Der Abtransport der getränkten Objekte liegt im Verantwortungsbereich des jeweiligen Restaurators. Die Haftungsfrage bei „Problemen“ scheint somit vorweg geklärt.

Das VKF-Verfahren von Restaurator Vujasin hat den Vorteil der Anwendung in situ. Die Objekte werden vor Ort mit Kunststofffolie eingehüllt und abgedichtet. Über ein Ventil wird vakuumisiert, über ein weiteres Ventil wird das Festigungsmittel zugeführt. Diese Vorgangsweise kann jedoch niemals zu einem Vakuum führen, da die Versetzstelle immer gegenüber der Atmosphäre offen ist. Bestenfalls kann ein gewisser Unterdruck durch ständigen Sog erreicht werden. Der Sog führt nicht durch das Objekt hindurch, es kann also das Festigungsmittel nicht durch den Sog in die Poren und Kapillaren des Objekts hineingesaugt werden. Wird das Ventil für die Zufuhr des Festigungsmittels geöffnet, so wird dieses zwischen der Oberfläche des Objekts und der Folie in Richtung Vakuumpumpe gesaugt. Die Folge ist eine beliebig lang andauernde Flutung der Oberfläche. Die Aufnahme des Festigers erfolgt durch die Kapillarität des Steines. Solange die Folie nicht abgenommen wird, kann es zu keiner Verflüchtigung des Lösungsmittels und zu keiner Erhärtung des Festigers kommen. Darauf beruht die erhöhte Eindringtiefe.

Eine völlige Durchtränkung ist mit dieser Methode nicht möglich. Das ist ihr Mangel und auch ihre Gefahr. Nach Abnahme der Folie kommt es zur Verflüchtigung der Lösungsmittel. Die Verkettung des Harzes erfolgt zuerst an der Oberfläche des Steines, was die Erhärtung des Acrylharzes im Inneren außerordentlich verlangsamt. Nach erfolgter Verkettung ist die Feuchtigkeit im Kern und in größeren Porenräumen des Steines eingesperrt. Frostschäden sind v.a. bei der Anwendung von abdichtenden Kunststoffen absehbar.

Was Eindringtiefe, Festigkeitszunahme, Verkettungsdauer im Inneren, Aufbau von Materialspannungen, Langzeitverhalten etc. nach diesen Festigungsmethoden angeht, sind keine Untersuchungen publiziert. Trotzdem werden diese Methoden als etabliert oder gar wissenschaftlich nachgewiesen bezeichnet und in Maßnahmenkatalogen zur Steinrestaurierung vorgeschrieben. Die Wissenschaftlichkeit einer technischen Methode besteht jedoch aus veröffentlichten, nachvollziehbaren und somit falsifizierbaren Ergebnissen naturwissenschaftlich-technischer Forschung.