Original paper

Beanspruchungen von Naturwerksteinen durch Salz- und Eiskristallisation im Porenraum sowie hygrische Dehnungsvorgänge

Ruedrich, Joerg; Kirchner, Dirk; Seidel, Madlen; Siegesmund, Siegfried

Kurzfassung

Seit langem ist bekannt, dass Salz- und Eiskristallisation im Porenraum als auch hygrische Dehnungsvorgänge zur Schädigung von Naturwerksteinen führen können. Dies kann auf die Entstehung von physikalisch bedingten Spannungen im Gestein zurückgeführt werden. Die verstärkte wissenschaftliche Forschung hat in den letzten Jahrzehnten gezeigt, dass eine enorme Menge an Parametern existiert, die einen Einfluss auf die Verwitterung durch diese Vorgänge haben. Die eigentlichen Mechanismen des Spannungsaufbaus im Gesteinsgefüge sind jedoch immer noch weitestgehend unklar. Der vorliegende Artikel gibt einen allgemeinen Überblick zur Salz- und Frostverwitterung sowie der hygrischen Dehnung von Naturwerksteinen. Ergänzend werden Laborergebnisse vorgestellt. Untersuchungen mittels Salzsprengtests bestätigen die Abhängigkeit der Salzverwitterung von den Porenraumeigenschaften wie Porosität und Porenradienverteilung. Simultane Längenänderungsmessungen während der Salz- und Eiskristallisation sowie bei reiner Feuchtebeanspruchung zeigen die ausgeprägten Veränderungen des Dehnungsverhaltens von Gesteinen auf und helfen somit die Schädigungsprozesse besser zu verstehen.

Abstract

For a long time it is known that salt and ice crystallisation in the pore space as well as hygric expansion processes can lead to a damage of natural building stones. This can be traced back to physically induced stresses within the rock. The increasing scientific research in the last centuries has shown that there exists a huge quantity of parameters, having an influence on the weathering by these processes. However, the effective mechanisms of the stress development within the rock fabric are largely unclear. The present article gives an overview about salt and ice weathering as well as hygric expansion of natural building stones. Additionally laboratory results are presented. Investigations by means of salt crystallisation tests prove the dependence of salt weathering from pore space properties such as porosity and pore radii distribution. Simultaneous measurements of the length change during salt and ice crystallisation as well as humidity treatment show the extreme change of expansion properties and, thus, can help to understand the damage processes.

Keywords

naturwerksteinsalz- und eiskristallisationhygrische dehnungmessungen der langenanderungnatural building stonesalt and ice crystallisationhygric expansionmeasurements of length change