Salzkristallisationen in der Krypta von St.Maria im Kapitol in Köln

Autor: Steffen Laue

Die Krypta von St.Maria im Kapitol, Köln

St.Maria im Kapitol wurde in der Mitte des 11.Jh. errichtet, im zweiten Weltkrieg zerstört und ab den 1950er Jahren wieder aufgebaut (siehe Abb.1).

• Abb. 1: Kirche St. Maria im Kapitol in Köln
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Unter dem Chor befindet sich die Krypta, deren Mauern noch aus romanischen Bausteinen bestehen (siehe Abb.2) und deren Gewölbe noch Fragmente romanischer Wandmalereien enthalten.

• Abb. 2: Krypta von St. Maria im Kapitol mit Natursteinwänden, hier Tuffstein
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In der Mitte des 19.Jh. wurde die Krypta als Salzlager genutzt. Seit dem beim Wiederaufbau der Kirche auch eine Heizung in der Krypta installiert worden ist, leiden die Oberflächen der Krypta unter extremer Salzverwitterung (Abb.3).

• Abb. 3: Salzschaden an Trachytsäule
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Mitte der 1990er Jahre wurde die Krypta im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekts „Erhaltung historischer Wandmalereien“ an der Fachhochschule Köln ausführlich untersucht ([Laue:1997]Titel: Einfluß des Porenraums und des Raumklimas auf die Verwitterung von Steinen durch lösliche Salze
Autor / Verfasser: Laue, Steffen
). Es wurden extreme Salzschäden sowohl an Naturbausteinen, als auch an verputzten Wänden beobachtet.

Salze und Raumklima in der Krypta

Die am häufigsten kristallisierenden Salze in der Krypta sind Halit (NaCl) und Nitronatrit (NaNO₃) Untergeordnet kristallisieren an einigen Stellen auch Thenardit [Na₂SO₄], Mirabilit [Na₂SO₄.10H₂O], Trona [Na₃H(CO₃)₂.2H₂O], Epsomit [MgSO₄.7H₂O] und Gips [CaSO₄.2H₂O]. Das Kristallisationsverhalten der Salze wurde an Referenzflächen in Kombination mit Klimamessungen über einen Zeitraum von 3 Jahren untersucht.

Verantwortlich für das Klima in der Krypta Mitte der 1990er Jahre ist eine instationäre, automatische Luftheizung: Wird eine Grundtemperatur von ca. 10°C unterschritten, sorgt die Heizung für die Regelung der Raumtemperatur, zu Nutzungszeiten ist dafür eine Temperatur von ca. 15°C ausschlaggebend. Etwa im Oktober eines jeden Jahres schaltet sich die Heizung automatisch ein. Bei Überschreiten dieser Temperatur schaltet sich die Heizung wieder aus. Das ist der Fall, sobald die Grund- bzw. Nutzungstemperatur durch Aufheizen wieder erreicht wird, bzw. im Frühjahr, wenn die Außentemperaturen generell ansteigen.

Das Raumklima der Krypta ist in Abb.4 dargestellt. Die Temperatur in der Krypta schwankt zwischen ca. 11°C im Winter und bis zu 20 °C im Sommer. Die relative Luftfeuchte variiert zwischen 30% und 80%, hohe relative Luftfeuchten oberhalb 65% konnten von Juni bis einschließlich September registriert werden. In Abb.4 ist zusätzlich der Kristallisationszeitraum der beiden Salze Halit und Nitronatrit dargestellt.

• Abb. 4: Klima und Salzkristallisationen in der Krypa 1993/1994
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Die Untersuchung zur Wechselwirkung zwischen der Kristallisation der Salze und dem Raumklima hat ergeben, dass in der Krypta der Hauptschaden an denjenigen Wänden und Säulen entsteht, an denen die Salze Halit (NaCl) und Nitronatrit (NaNO₃) vorkommen. Der Grund dafür ist die hygroskopische Eigenschaft dieser beiden Salze. Bei einer relativen Luftfeuchte von über 75% während der Sommermonate haben sich Halit und Nitronatrit aufgelöst, die Salzionen befinden sich an oder in den Wänden in Lösung. Innerhalb des Luftfeuchtebereichs von ca. 65% - 75% beginnen Halit und Nitronatrit zu kristallisieren bzw. sich aufzulösen. Unterhalb von ca. 65% relativer Lufteuchte wurde nur das Kristallisieren der beiden Salze beobachtet. Es besteht also eine Abhängigkeit zwischen dem Kristallisieren aus der Mauerwerkslösung bzw. dem Sichwiederauflösen der Salzphasen und der relativen Luftfeuchte: Wann immer sie unterhalb von ca. 75% schwankt, muss mit Auflösungs- und Kristallisationsprozessen der Salze Halit und Nitronatrit gerechnet werden. Die relative Luftfeuchte in der Krypta lag in den Wintermonaten überwiegend unterhalb und im Sommer oberhalb von 65%, so dass vor allem diese jahreszeitlichen Schwankungen für die Schäden in der Krypta verantwortlich gemacht werden können.

Literatur

[Laue:1997]

Laue, Steffen (1997): Einfluß des Porenraums und des Raumklimas auf die Verwitterung von Steinen durch lösliche Salze. Dissertation, Universität Mainz