Raseneisenstein. Das Modellprojekt „Untersuchung und Konservierung von Raseneisenstein“

Raseneisenstein, auch Rasenerz oder Raseneisenerz genannt, ist ein nachträglich verfestigtes Gemenge aus Sand, Ton oder Schluff und Eisenoxid in verschiedenen, häufig wechselnden Mengenanteilen. Es entsteht in fein- bis mittelkörnigen Sanden, die in breiten Flussniederungen von eisenhaltigem Grundwasser durchströmt werden. Das darin gelöste Eisen wird nahe der Oberfläche durch den Kontakt mit Sauerstoff ausgefällt und kristallisiert mit der Zeit zu Brauneisen. Gute Voraussetzungen für die Entstehung gab es beim Abschmelzen des Eises der letzten Eiszeit. Der Raseneisenstein hat zumeist eine

braune Färbung, die bei hohem Mangangehalt ins Schwarze übergeht. Verwitterte Stücke sind rost- bis gelbbraun. Die Härte des Raseneisensteines liegt entsprechend seiner Zusammensetzung und Verfestigung zwischen krümelig und sehr fest. Hauptsächlich wurden Raseneisensteine seit der Eisenzeit

zur Gewinnung von schmiedbarem Eisen verhüttet. Festere Varietäten wurden als Baustein verwendet und lassen sich ähnlich dem Sandstein und damit wesentlich besser als Granitfindlinge werksteinmäßig bearbeiten. So wurden Raseneisensteine vorwiegend bei plastischen Schmuckelementen eingesetzt.

Durch die SO2-Belastung der Umwelt treten nun an den Raseneisensteinen erhebliche Schäden wie Abbröckelungen, Abschuppen und starke Rückwitterungen auf. Ziel des Modellprojektes war, ausgehend von den vorhandenen Schäden, geeignete Maßnahmen zur Konsolidierung zu finden. Grundlage dafür war, das Material in seinem Modalbestand und seinen Eigenschaften kennenzulernen. Es wurden die mineralogischen, geochemischen, chemischen und physikalisch-mechanischen Kennwerte des Raseneisensteines ermittelt. Diese verhalten sich entsprechend den schon makroskopisch erkennbaren erheblichen Unterschieden zwischen den einzelnen Steinen. Im Ergebnis dieser Untersuchungen ließen sich eine einheitliche Terminologie und Vorgaben für die Materialkartierung der Raseneisensteine

entwickeln. Ausgehend von den vorhandenen Schadensbildern wurde ebenso eine einheitliche Terminologie für die Schadenskartierung erarbeitet.

Zur Klärung der Schadensbilder und ihrer Ursachen wurden von der Dorfkirche Lindena Proben mit unterschiedlichen Schäden mikroskopisch untersucht. Kennzeichnend für die geschädigten Gesteinsproben ist eine Rissbildung innerhalb des Bindemittels. Das Hauptschadensbild vom Bröckeln über Schollen- und Schuppenbildung bis zur Bildung hohlliegender Schalen und die vereinzelt auftretende flächige Rückwitterung stellt sich im Mikroskop in gleicher Form dar. Es ist deutlich erkennbar, dass die Existenz eines Mikrorisssystems (Craquelé) als das Ausgangsstadium späterer Schäden anzusehen ist. Nach umfangreichen Laboruntersuchungen wurden an der Dorfkirche Lindena Probeflächen mit Festigern auf der Basis von Kieselsäureestern und Acrylaten angelegt. Die Festigung erfolgte durch Mehrfachflutung und Infusionstränkung. Mikroskopisch zeigte sich bei der Festigung mit Acrylat, dass sich dieses fadenförmig an der Oberfläche ablagert, was zu unschönen Vergrauungen führt. Bei der Festigung mit Kieselsäureester ist der Festiger mikroskopisch nicht nachweisbar. Mittels Ultraschall- und Bohrwiderstandsmessungen konnte jedoch ein befriedigender Festigungserfolg ermittelt werden. Als Ersatzmaterial steht ein Vorkommen in einer Kiesgrube in Babben (Landkreis Elbe-Elster) zur Verfügung. Allerdings handelt es sich um einen Raseneisenstein mit geringer Festigkeit. Um dieses Material für Ersatzsteine nutzen zu können, müsste es vorher gefestigt werden. Nach Tränkungsversuchen mit dem Kieselester Funcosil 300E konnte eine Festigkeitssteigerung von ca. 50 % nach Messungen der biaxialen Biegezugfestigkeit und des E-Moduls ermittelt werden. Mikroskopisch konnte eine gleichmäßige Verteilung des Festigers nachgewiesen werden. Zusätzlich wurde eine Steinergänzungsmasse auf der Basis hydraulischer Bindemittel entwickelt. Die physikalisch-mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, E-Modul, Wasserdampfdiffusionswiderstand) der Steinergänzungsmasse liegen im Bereich des Raseneisensteins.

Bärbel Arnold