Salzkristallisationen im Grottensaal des Neuen Palais in Potsdam

Grottensaal im Neuen Palais, Potsdam

Der Grottensaal befindet sich im Erdgeschoß des Neuen Palais im Schloßpark Sanssouci und wurde zwischen 1765-1769 errichtet. Er ist an Wänden, Decke und Fußboden mit einer Vielzahl unterschiedlicher Bau- und Dekorationsmaterialien, wie z.B. Mineralen, Gesteinen, Fossilien, Conchilien und Stuckarbeiten, ausgestattet und stellt in dieser Form eine einzigartige geowissenschaftliche Sammlung dar. Die Ausstattungsstücke sind in einen Gipsmörtel in die Wände und Decken einbettet. An den Ausstattungsstücken ist eine Vielzahl von Schäden festzustellen. Die stärksten Schäden finden sich in den Fensterbereichen zum Park hin, generell nimmt die Schadensintensität in Richtung Schloßinneres ab. Sondierende Untersuchungen haben ergeben, dass bei den Verwitterungsprozessen im Grottensaal Salzkristallisationen eine große Rolle spielen. Salzminerale kristallisieren auf und in unmittelbarer Nähe der Wandoberflächen, was zur Zerstörung der Baumaterialien führt.

Salze und Raumklima

Als Untersuchungsmethode zur Ermittlung der Schadensprozesse wurde die Methode ‚Monitoring von Referenzflächen in Kombination mit Klimamessungen' gewählt ( [Laue:2002]Titel: Verwitterung von Naturstein durch lösliche Salze an wechselfeuchter Luft
Autor / Verfasser: Laue, Steffen
). Es war nicht möglich, im Grottensaal Proben für quantitative Salzanalysen zu nehmen. In den Ausblühungsproben konnten die beiden Natriumsulfate Thenardit [Na2SO4] und Mirabilit [Na2SO4.10H20] nachgewiesen werden. In wenigen Proben konnte auch Gips analysiert werden, der aber auch vom Grottierungsmörtel stammen könnte, also nicht neu kristallisiert sein muss. Die Quellen der Na+-Salzionen sind wahrscheinlich alkalische Baumaterialien (Portlandzemente), die zu verschiedensten Zeiten zur Stabilisierung des Bauwerks eingebracht worden sind. Diese Baustoffe enthalten Alkalien (u.a. Na+), die zu Alkalikarbonaten reagieren. Diese gehen bei geeigneten Feuchtebedingungen mit anderen autochtonen Salzen, z.B. mit den SO42--Ionen des Grottierungsmörtels Gips, Reaktionen ein und wandeln sich in leichtlöslichere Salze – wie z.B. Natriumsulfate – um ( [Arnold.etal:1985]Titel: Crystallisation and Habits of Salt Effloreszences on Walls.Part 1: Methods of investigation and Habits
Autor / Verfasser: Arnold, Andreas; Küng, Andreas
). Abb.1 zeigt die Tagesmittelwerte der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchte im Grottensaal von Januar 1998 bis Januar 1999. Die Klimakurve ist typisch für einen unbeheizten Raum: Das Innenklima spiegelt ein gedämpftes Außenklima wider. Die Temperatur pendelt zwischen 5°C und 20°C, die relativen Luftfeuchten variieren überwiegend zwischen 40% und 75%, nur während einer längeren trockenen Kälteperiode im Dezember sank die relative Luftfeuchte auf Werte um 30%. Klimamessungen in Kombination mit der Beobachtung der Referenzflächen ergaben, dass über das ganze Jahr hinweg Salzkristallisationen der beiden Natriumsulfate stattfinden. Das hat folgende Gründe: Im Oberflächenbereich der Wände verdunstet Wasser - aufgestiegende Feuchte und an den Außenwänden dazu eingedrungenes Oberflächenwasser - aus den mit Ionen angereicherten Mauerwerkslösungen. Beim Verdunsten konzentriert sich die Salzlösung auf, und es kommt zur Kristallisation von Mirabilit. Sinkt nun die relative Luftfeuchte, wandelt sich Mirabilit um in Thenardit in Abhängigkeit von der Temperatur und der relativen Luftfeuchte. Bei wieder steigenden Luftfeuchten kann die Rückumwandlung wieder zu Mirabilit stattfinden (siehe auch Beispielsweise kristallisiert bei einer Temperatur von 20°C unterhalb von 76% relativer Luftfeuchte das Mineral Thenardit, oberhalb von 76% kristallisiert Mirabilit.