Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Konservieren von Natur- oder Kuuststeinen und daraus bestehenden Gebilden, z.B. Bauwerken, Kunstwerken und Plastiken, durch Befeuchten mit einer Lösung eines Härtemittels.
Der Verfall von Baudenkmälern und Kunstwerken aus Stein geht durch die zunehmende Einwirkung schädigender Umwelteinflüsse immer rascher vonstatten, so dass eine Abhilfe dringend notwendig ist, wenn man nicht Gefahr laufen will, dass spätestens in einigen Jahrzehnten der völlige Verlust zablrei- cher Bauwerke zu beklagen ist.
Man hat bereits versucht, besonders gefährdete Objekte mit Härtemitteln in Form anorganisch-silikatischer oder organischer Lösungen zu behandeln und zunächst diese Lösungen mit Pinsel oder Spritzpistole auf das jeweilige Objekt aufgebracht. Diese Versuche sind jedoch deshalb nicht gelungen, weil das Härtemittel allenfalls wenige Millimeter in die Oberfläche des Steins eindringt und zu einer Schalen- bzw. Krustenbildung an der Steinoberfläche geführt hat. Durch die Wirkung der Witterungseinflüsse, aber auch durch aus dem Inneren der Steine auswandernde Salze, platzte die gehärtete äussere Kruste nach einer gewissen Zeit ab, und die Schäden waren grösser als vorher. Es lag nahe, den Grund für dieses Versagen in den zur Härtung verwendeten Mitteln zu suchen.
Ein anderes Verfahren, Steine oder aus diesen bestehende Gebilde zu konservieren, besteht in einem Tränkbad, in welches die Objekte eingebracht werden, so dass das Härtemittel bis in das Innere des Steines eindringen kann. Allerdings eignet sich dieses Verfahren nur zur Anwendung bei Gebilden von vergleichsweise geringen Abmessungen. Auch ist der Materialaufwand verhältnismässig hoch. Es besteht daher das Bestreben, hier Abhilfe zu schaffen und ein Verfahren zu suchen, das möglichst überall anwendbar ist und zu besseren Erfolgen führt als die bisher gebräuchliche Oberflächenhärtung.
Dieses Ziel lässt sich dadurch erreichen, dass erfindungsgemäss die Oberfläche des Objektes über mehrere Stunden mit der Lösung des Härtemittels besprüht wird. Die Zeitdauer der Behandlung richtet sich dabei vornehmlich nach der notwendigen Eindringtiefe, wobei davon auszugehen ist, dass der Stein möglichst ganz durchtränkt wird. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass das erfindungsgemässe Verfahren sowohl für kleinere Objekte, wie Denkmäler, aber auch einzelne Steine, verwendbar ist, als auch eine Eignung besitzt, bei selbst grössten Bauwerken angewendet zu werden, die dann zweckmässig in mehreren Abschnitten behandelt werden.
Versuche haben ergeben, dass ein Stein von etwa 40 cm Dicke bereits nach einem Dauer-Besprühen von 5 Stunden vollkommen durchtränkt war. Dies entspricht, da der Stein von allen Seiten besprüht worden ist, einer Eindringgeschwindigkeit von etwa 4 cm/Std. Das Härtungsmittel, z B. ein anorganisches Alkalisilikat oder aber ein organischer Kieselsäureester, muss allerdings niedrigviskos sein und eine echte Lösung darstellen, so dass es weder ausfiltriert, noch vorzeitig aushärten oder polymerisieren kann.
Selbst wenn beim Trocknen des Steins durch Auswandern des Lösungsmittels eine gewisse Anreicherung des darin gelösten Härtungsmittels in den äusseren Zonen des behandelten Objektes erfolgt, wird doch eine Schalenbildung und damit die Gefahr eines späteren Absprengens mit Sicherheit vermieden.
Die Oberfläche des Objektes kann auch durch Besprühen mit Wasser vorbehandelt werden, um dadurch im Falle eines hohen Salzgehaltes des zu behandelnden Steines ein Auswaschen zu bewirken. Diese Vorbehandlung kann sich über eine bis mehrere Stunden erstrecken. Diese Massnahme hat ausserdem einen beachtlichen Reinigungseffekt und legt die Poren des Objektes frei.
Eine andere Ausgestaltung besteht darin, die Oberfläche des Objektes nach Behandlung mit dem Härtemittel zur Verminderung von dessen Konzentration im äusseren Bereich mit Wasser oder mit einem Lösungsmittel für das Härtemittel zu besprühen. Dadurch wird die Konzentration des Härtemittels in den Bereichen des behandelten Objektes gewissermassen ausgemagert, die vielfach eine stärkere Konzentration des im Stein verbleibenden Härtemittels aufweisen.
Das Verfahren ist praktisch auf alle Steine anwendbar, insbesondere aber auf die in grösstem Umfang für die zu schützenden Bauwerke verwendeten Sandsteine, auf Kalkstein, Marmor, aber auch auf gebrannte Ziegel und sogar auf Mauerfugen sowie Beton. Das Härtemittel kann gegebenenfalls teilweise mit dem Stein reagieren. Zum Teil lässt sich auch ein Verkleben der Poren beobachten. Die Verteilung des Härtemittels im Inneren des Steines ist, wie Versuche gezeigt haben, weitgehend gleichmässig.
Die Erfindung erfasst ausser dem Verfahren auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass im Abstand von der zu behandelnden Oberfläche des Objektes ein an eine Förderpumpe angeschlossenes Leitungsnetz mit einer Mehrzahl von Sprühdüsen und hinter den bzw. um die Sprühdüsen ein undurchlässiger Schirm angeordnet sowie am Fuss des Objektes und unter dem unteren Ende des Schirmes ein wannenförmiger Sammelbehälter für das abtropfende Härtemittel vorgesehen ist.
Mit dem Leitungsnetz und dem Schirm kann ein freistehendes Objekt, selbst wenn es sich um ein grösseres Standbild od.dgl. handelt, ohne weiteres insgesamt umgebaut werden. Im einfachsten Fall besteht das Leitungsnetz aus einem mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen versehenen und das Objekt in einer Spirale umgebenden Schlauch, während der Schirm beispielsweise aus einer hinreichend widerstandsfähigen Folie bestehen mag.
Bei grösseren Bauwerken geht man mit der Dauerbesprühung zweckmässig abschnittsweise vor und wird der jeweils zu behandelnde Abschnitt, z.B. ein Pfeiler, eine Wand od.dgl., lediglich von einer Seite besprüht. Hierbei wird der Schirm, der auch aus einer Bretterwand od.dgl. bestehen kann, etwa parallel zur Wand od.dgl. hinter dem Leitungsnetz und so hoch, wie erforderlich, ausgebaut, um alles versprühte und abtropfende Härtemittel aufzufangen und eine zu schmelle Verdunstung des Härtemittels bzw. dessen Lösungsmittels zu verhindern.
Die Sprühdüsen können auf die Oberfläche des Objektes gerichtet sein. Erweist sich diese direkte Behandlung, z.B.
wegen der geringen Festigkeit der zu behandelnden Oberfläche, als unzweckmässig, ist es auch möglich, die Sprühdüsen zur Erzeugung eines indirekt wirkenden Sprühnebels auf die Innenfläche des Schirmes zu richten.
Dieser Schirm wirkt dabei gewissermassen als Prallfläche, die die Strahlen zurückwirft und dabei fein vernebelt.
Vorteilhaft ist der Schirm an der Aussenseite und das Leitungsnetz an der Innenseite eines Traggerüstes angeordnet.
Hierzu kann jedes gebräuchliche Traggerüst, z.B. aus Rohrprofilen oder auch aus hölzernen Gerüstleitern Verwendung finden.
Die Vorrichtung erlangt eine besonders wirkungsvolle Funktionsweise dadurch, dass die Förderpumpe saugseitig an den Sammelbehälter angeschlossen und dem Saugstutzen mindestens ein Sieb vorgeschaltet ist. Diese Massnahme ermöglicht eine ständige Wiedergewinnung des versprühten Härtemittels, das durch die Siebanlage mechanisch gereinigt in einen Pumpensumpf gelangt und von der Förderpumpe erneut in das Leitungsnetz eingespeist wird. Lediglich bei der Voroder Nachbehandlung mit Wasser muss zweckmässig ständig frisches Wasser verwendet werden, da sich das ausgesprühte Wasser mit Salzen anreichert.
Die gebräuchlichen Härtemittel verwenden entweder Wasser oder die organischen Härtemittel, Spiritus oder Azeton als Lösungsmittel. Letztere unterliegen besonders der Gefahr der Verdampfung, weshalb zweckmässig der Schirm oben geschlossen ist. Bei erhöhter Viskosität des Härtemittels ist eine entsprechende Menge Wasser oder Lösungsmittel zuzuführen, um die Ausgangsviskosität wieder herzustellen.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine transportable Vorrichtung zur Behandlung kleinerer Objekte,
Fig. 2 eine Vorrichtung zur Behandlung grösserer Objekte, insbesondere der Wände grosser Bauwerke und
Fig. 3 einen Schnitt etwa nach Linie III-III in Fig. 2.
Das Traggerüst 1 der Ausführung nach Fig. 1 besteht aus einem Rohrgestell mit den vier aufrechten Streben 2, die oben mit einem Rahmen 3 verbunden sind und deren Fuss in einem wannenförmigen Sammelbehälter 4 steht. Dieses Traggerüst 1 nimmt das zu behandelnde Objekt, beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ein Standbild 5, auf, dessen Sockel 6 auf dem Boden des Sammelbehälters 4 aufruht. Um dieses Objekt 5 ist eine spiralförmige Leitung in Form eines Schlauches 7 angeordnet, der an den im Traggerüst 1 befestigten Haltestangen 8 befestigt ist. Das obere Ende 9 des Schlauches 7, der an seiner nach innen gerichteten Fläche mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen versehen ist, wird zweckmässig verschlossen.
Das untere Ende 10 des Schlauches 7 ist über den Rand 11 des Sammelbehälters 4 geführt und an den Druckstützen 12 einer Pumpe 13 angeschlossen. Die Saugseite dieser Pumpe 13 ist durch das Rohr 14 an den Sammelbehälter 4 angeschlossen, so dass sich die durch die Pfeile gekennzeichnete Förderrichtung unter stetiger Wiederverwendung der Lösung ergibt.
Das Traggerüst 1 ist aussen von einem Schirm 15 umgeben, dessen unteres Ende 16 ebenfalls in den Sammelbehälter 4 hineinragt.
Dieses in Fig. 1 wiedergegebene Prinzip lässt sich, je nach der Grösse des zu behandelnden Objektes, beliebig abwandeln in der Weise, dass das Traggerüst jeweils um das Objekt aufgebaut wird. Es kann dabei auch unregelmässige Form aufweisen, und es ist durchaus möglich, ein starres oder auch ein biegsames Leitungsnetz zu verwenden.
Eine andere Ausführungsform, die insbesondere zur Anwendung des Verfahrens bei grösseren Bauwerken gelangt, ist in Fig. 2 und 3 wiedergegeben. Sie arbeitet jedoch nach dem gleichen Prinzip. Gegenüber der Bauwerkswand 17 ist in einem entsprechenden Abstand ein Traggerüst 18 aufgestellt, welches beispielsweise ein an sich bekanntes Rohrgerüst 19 sein kann. Es schliesst mit seinen seitlichen Blenden 20 weitgehend an das Bauwerk 17 an und begrenzt damit den zu behan delnden Mauerabschnitt. An dem Traggerüst 18 ist eine Steigleitung 21 mit einer Mehrzahl von Querrohren 22 befestigt, die wiederum eine Anzahl von Sprühdüsen 23 aufweisen. Am Fuss 24 des Traggerüstes 18 befindet sich eine Schrägfläche
25, die das abtropfende Härtemittel in den Pumpensumpf 26 leitet. Dieser ist mit einem oder mehreren Sieben 27 zur hinreichenden Reinigung der wieder zu verwendenden Flüssigkeit versehen.
An der Aussenseite des Traggerüstes 18 ist ein Schirm 28 angebracht, beispielsweise eine Folie gespannt, die auch die seitlichen Blenden 20 des Traggerüstes 28 übergreift.
Das im Sammelbehälter 4 bzw. Pumpensumpf 26 angeordnete Sieb 27 ist während des Betriebes der Vorrichtung auswechselbar, um gegebenenfalls eine Reinigung bewirken zu können.
Das untere Ende der Steigleitung 21 des Leitungsnetzes ist an den Druckstutzen 29 einer Pumpe 30 angeschlossen, die mit ihrer Ansaugleitung 31 in den Pumpensumpf 26 hineinragt. Dieser Ansaugstutzen kann selbstverständlich auch an eine Wasser-Versorgungsleitung angeschlossen werden.
The invention is directed to a method for preserving natural or coastal stones and structures made therefrom, e.g. Buildings, works of art and sculptures, by moistening with a solution of a hardening agent.
The decay of monuments and works of art made of stone is happening faster and faster due to the increasing impact of damaging environmental influences, so that a remedy is urgently necessary if one does not want to run the risk of the complete loss of zablreich buildings in a few decades at the latest.
Attempts have already been made to treat particularly endangered objects with hardening agents in the form of inorganic-silicate or organic solutions and initially apply these solutions to the object in question with a brush or spray gun. However, these attempts were unsuccessful because the hardening agent only penetrated a few millimeters into the surface of the stone and led to the formation of shells or crusts on the stone surface. Due to the effects of the weather, but also due to salts migrating from the inside of the stones, the hardened outer crust flaked off after a certain time, and the damage was greater than before. It was obvious to look for the reason for this failure in the agents used for curing.
Another method of preserving stones or structures made of them consists in an impregnation bath into which the objects are introduced so that the hardening agent can penetrate into the interior of the stone. However, this method is only suitable for use with structures of comparatively small dimensions. The cost of materials is also relatively high. There is therefore an endeavor to remedy this situation and to look for a process that can be used everywhere and leads to better results than the previously common surface hardening.
This goal can be achieved in that, according to the invention, the surface of the object is sprayed with the solution of the hardening agent for several hours. The duration of the treatment depends primarily on the necessary penetration depth, it being assumed that the stone will be soaked as completely as possible. Of particular importance is the fact that the method according to the invention can be used both for smaller objects, such as monuments, but also for individual stones, and is also suitable for use in even the largest structures, which are then expediently treated in several sections.
Tests have shown that a stone about 40 cm thick was completely soaked after a continuous spraying of 5 hours. Since the stone has been sprayed from all sides, this corresponds to a penetration speed of about 4 cm / hour. The hardening agent, for example an inorganic alkali silicate or an organic silicic acid ester, must, however, be of low viscosity and represent a real solution, so that it can neither filter out nor harden or polymerize prematurely.
Even if during the drying of the stone a certain accumulation of the hardening agent dissolved therein occurs in the outer zones of the treated object due to migration of the solvent, the formation of a shell and thus the risk of later splitting off is definitely avoided.
The surface of the object can also be pretreated by spraying it with water in order to wash it out if the stone to be treated has a high salt content. This pre-treatment can take one to several hours. This measure also has a remarkable cleaning effect and exposes the pores of the object.
Another embodiment consists in spraying the surface of the object after treatment with the hardening agent to reduce its concentration in the outer area with water or with a solvent for the hardening agent. As a result, the concentration of the hardening agent in the areas of the treated object is to a certain extent emaciated, which often have a higher concentration of the hardening agent remaining in the stone.
The process can be applied to practically all stones, but in particular to the sandstones used to a large extent for the structures to be protected, to limestone, marble, but also to burnt bricks and even to wall joints and concrete. The hardening agent can optionally partially react with the stone. In some cases, sticking of the pores can also be observed. As tests have shown, the distribution of the hardening agent inside the stone is largely uniform.
In addition to the method, the invention also includes an apparatus for carrying out this method. This is characterized by the fact that, at a distance from the surface of the object to be treated, a line network connected to a feed pump with a plurality of spray nozzles and behind or around the spray nozzles an impermeable screen is arranged as well as at the foot of the object and under the lower end of the Umbrella a tub-shaped collecting container is provided for the dripping hardening agent.
With the line network and the screen, a free-standing object, even if it is a larger still picture or the like. is to be rebuilt without further ado. In the simplest case, the line network consists of a hose provided with a large number of nozzle openings and surrounding the object in a spiral, while the screen may consist, for example, of a sufficiently resistant film.
In the case of larger structures, continuous spraying is expediently carried out in sections and the section to be treated, e.g. a pillar, a wall or the like., sprayed only from one side. Here, the screen, which also consists of a board wall or the like. may exist, approximately parallel to the wall or the like. behind the pipe network and as high as necessary, to collect all sprayed and dripping hardening agents and to prevent the hardening agent or its solvent from evaporating too quickly.
The spray nozzles can be aimed at the surface of the object. If this direct treatment proves, e.g.
Because of the low strength of the surface to be treated, which is inconvenient, it is also possible to direct the spray nozzles to the inner surface of the screen in order to generate an indirectly acting spray mist.
This screen acts to a certain extent as a baffle surface, which reflects the rays and nebulises them finely.
The screen is advantageously arranged on the outside and the line network on the inside of a supporting frame.
For this purpose, any common supporting structure, e.g. made of tubular profiles or wooden scaffolding ladders.
The device achieves a particularly effective mode of operation in that the feed pump is connected to the collecting container on the suction side and at least one sieve is connected upstream of the suction nozzle. This measure enables a constant recovery of the sprayed hardening agent, which is mechanically cleaned by the screening system and reaches a pump sump and is fed back into the pipeline network by the feed pump. Only when pre- or post-treatment with water is it advisable to constantly use fresh water, as the sprayed water becomes enriched with salts.
The common hardeners use either water or the organic hardeners, alcohol or acetone as solvents. The latter are particularly subject to the risk of evaporation, which is why the screen is expediently closed at the top. If the viscosity of the hardener is increased, a corresponding amount of water or solvent must be added to restore the initial viscosity.
Further details emerge from the following description of some preferred embodiments and with reference to the drawing.
Here show:
1 shows a transportable device for treating smaller objects,
2 shows a device for treating larger objects, in particular the walls of large structures and
3 shows a section approximately along line III-III in FIG. 2.
The supporting frame 1 of the embodiment according to FIG. 1 consists of a tubular frame with the four upright struts 2, which are connected at the top to a frame 3 and the foot of which stands in a trough-shaped collecting container 4. This supporting frame 1 accommodates the object to be treated, in the illustrated embodiment a still image 5, the base 6 of which rests on the bottom of the collecting container 4. A spiral line in the form of a hose 7, which is fastened to the holding rods 8 fastened in the supporting frame 1, is arranged around this object 5. The upper end 9 of the hose 7, which is provided with a plurality of nozzle openings on its inwardly directed surface, is expediently closed.
The lower end 10 of the hose 7 is guided over the edge 11 of the collecting container 4 and connected to the pressure supports 12 of a pump 13. The suction side of this pump 13 is connected to the collecting container 4 by the pipe 14, so that the conveying direction indicated by the arrows results with constant reuse of the solution.
The supporting frame 1 is surrounded on the outside by a screen 15, the lower end 16 of which also protrudes into the collecting container 4.
This principle reproduced in FIG. 1 can be modified as desired, depending on the size of the object to be treated, in such a way that the supporting framework is built up around the object. It can also have an irregular shape, and it is entirely possible to use a rigid or flexible line network.
Another embodiment, which is used in particular for the application of the method in larger structures, is shown in FIGS. 2 and 3. However, it works on the same principle. Opposite the building wall 17, a supporting frame 18 is set up at a corresponding distance, which can be, for example, a tubular frame 19 known per se. With its side panels 20, it largely adjoins the structure 17 and thus delimits the section of wall to be treated. A riser 21 with a plurality of transverse tubes 22, which in turn have a number of spray nozzles 23, is fastened to the support frame 18. At the foot 24 of the support frame 18 there is an inclined surface
25, which directs the dripping hardener into the pump sump 26. This is provided with one or more sieves 27 for adequate cleaning of the liquid to be reused.
On the outside of the support frame 18, a screen 28 is attached, for example a film stretched, which also overlaps the side panels 20 of the support frame 28.
The sieve 27 arranged in the collecting container 4 or pump sump 26 can be exchanged during operation of the device in order to be able to effect cleaning if necessary.
The lower end of the riser pipe 21 of the pipe network is connected to the pressure port 29 of a pump 30, the suction pipe 31 of which projects into the pump sump 26. This suction port can of course also be connected to a water supply line.