WTA–YPA 2026 in der Kategorie "Practical"
Die Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege International e.V. (WTA-INT) verleiht jährlich den WTA-Young Professional Award für herausragende Leistungen auf den Gebieten der Forschung und Praxis der Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege.
Der diesjährige WTA Young Professionals Award in der Kategorie "Practical" wurde erstmalig
Herrn Aurel Froitzheim B. Eng. M.Prof. für seine Projektarbeit
"Bonner Tor in Erftstadt - Restaurierungskonzeption eines historischen Stadttors"
verliehen.
In einer Kurzpräsentation stellte Herr Froitzheim die Schwerpunkte seiner Arbeit vor. Die vollständige Arbeit finden Sie hier.
Einleitung
Das Bonner Tor ist ein historisches Stadttor im Zentrum von Erftstadt-Lechenich bei Köln. Es bildet den nordöstlichen Zugang zur mittelalterlichen Altstadt und ist ein wesentlicher Bestandteil der historischen Stadtbefestigung. Das Anwesen befindet sich im Besitz der Stadt Erftstadt, während die fachliche Betreuung beim Landschaftsverband Rheinland (LVR) liegt.
Der Grund für eine genauere Untersuchung liegt in den erkennbaren Bauschäden, insbesondere an der zur Straße hin gelegenen Nordseite des Tors.
Als zentraler Bestandteil der mittelalterlichen Befestigungsanlagen von Lechenich zählt das Bonner Tor zu den bedeutendsten Baudenkmälern der Region. Als markantes Stadttor, dessen Kernstruktur auf das 13. bis 14. Jahrhundert zurückgeht und das später mehrfach umgebaut wurde, stellt es ein äußerst komplexes Objekt für die Architektur-, Material- und Restaurierungsforschung dar.
Ziel der Masterarbeit/Projektarbeit im Rahmen des Masterstudiengangs „Restaurierung historischer Baudenkmäler“ war die Entwicklung eines fundierten Denkmalrestaurierungskonzepts auf der Grundlage einer umfassenden Zustandserfassung, bauphysikalischer und materialwissenschaftlicher Untersuchungen sowie einer denkmalpflegerischen Bewertung. Die Studie umfasst:
- Historische Einordnung der Toranlage
- Vollständige Dokumentation der bestehenden Gebäudestrukturen
- Technische und restauratorische Untersuchungen
- Schadensanalyse und Ursachenermittlung
- Begutachtung zur Restaurierung von Denkmälern
- Entwicklung eines Sanierungskonzepts
- Herstellung und Prüfung von Musterplatten und Prüfkörpern
Historischer Hintergrund – Wichtige Ereignisse
ca. 1250-1350 Erste urkundliche Erwähnung – Errichtung der Stadtbefestigung
1642-1726 Zerstörung während des Dreißigjährigen Krieges – Ersatz der Zugbrücke durch eine Steinbrücke
1851-1897 Umbau zu einem Gefängnis – Aufstockung unter Verwendung von Ziegelmauerwerk
1900-2023 Anpassungen in der Stadtplanung – 2005: jüngste Sanierungsmaßnahme
Abgrenzung des Untersuchungsgebiets
Der Untersuchungsbereich umfasst die zur Straße hin gelegene Nordseite des Bonner Tors, wobei der Schwerpunkt auf dem beschädigten Sockelbereich liegt. Das untersuchte Bauteil besteht aus einer etwa 1,5 m dicken, doppelwandigen Mauerwerkskonstruktion mit einem lose verfüllten Kern.
Die Außenfläche weist eine unregelmäßige Mischung aus Lehmziegeln und Naturstein auf, die weder homogen noch in einer klar schichtartigen Anordnung verlegt sind. Unterschiedliche Steinformate und eine heterogene Kombination von Steinsorten deuten auf mehrere Bauphasen und spätere Anbauten hin.
Bestandsaufnahme und Kartierung der Schäden
Zu den festgestellten Schäden gehören:
• Ausgewaschene Fugen, loser Mörtel
• Verwitterung und Verlust einzelner Steine
• Pflanzenbewuchs in den Fugen
• Oberflächenablagerungen
Musterprüfungen
Fugenschäden und Salzverschmutzung
Problemstellung: Warum konzentrieren sich Schäden an den Fugen auf die Höhe zwischen 0,50 und 1,30 m?
Methode: Analyse schädlicher Salze
Ergebnis:
• Die höchsten Konzentrationen schädlicher Salze wurden in einer Tiefe zwischen 0,5 und 1,3 m
festgestellt.
• Die Fugenschädigung hängt wahrscheinlich mit der Salzbelastung zusammen,
was vermutlich auf aufsteigende Feuchtigkeit und/oder hygroskopische Feuchtigkeit hindeutet.
Mirowski Pipe Test
Problemstellung: Da Ablagerungen festgestellt wurden: Wurden die Mauerwerksflächen bei einer früheren Maßnahme hydrophobiert?
Methode: Untersuchung des Kapillarabsorptionsverhaltens unter Verwendung von Mirowski-Rohren
Ergebnis:
• Es wurden keine hydrophoben Substanzen nachgewiesen.
• Es wurden erhebliche Unterschiede im Absorptionsverhalten der Steine festgestellt.
• Oberflächenablagerungen beeinflussen das Absorptionsverhalten, befinden sich jedoch außerhalb
der primären Schadenszone.
Zusammenfassung: Technologische Bewertung
| Schaden | Ursachen | Ergebnisse |
| Ausgewaschene Fugen, loser Mörtel | Hohe Salzbelastung (Chloride und Sulfate), z. B. durch Streusalz und Emissionen | Übermäßige Belastung des vorhandenen Sanierungsmörtel mit weißem Kalkhydrat |
| Oberflächenablagerungen | Starke Feuchtigkeitseinwirkung (Spritzwasser) | Neuer Ansatz für den Mörtel, der auf die bestehende Struktur abgestimmt ist: Option 1: Heißkalkmörtel Option 2: Kalkspatzenmörtel |
| Verwitterung bzw. Verlust einzelner Steine | Möglicherweise ungeeignete Mörtel aus früheren Maßnahmen (Luftkalkmörtel mit Ziegelstaub) | Die Ablagerungen unverändert belassen, da sie sich nicht im beschädigten Bereich der Fugen befinden. |
| Pflanzenbewuchs in den Fugen | Beschädigte einzelne Steine/Ziegel entfernen und durch geeignete Tonziegel ersetzen. |
Sanierungskonzept – Konkrete Maßnahmen
| Fugeninstandsetzung | Steinersatz | Wartung |
Lose Fugenmasse ist sorgfältig zu entfernen und durch Kalkmörtel in zwei Varianten zu ersetzen, die in Farbe, Struktur und Oberflächenbeschaffenheit an die bestehende Bausubstanz angepasst sind. Probenahme von Mörteln und | Nur bei schwerwiegenden materiellen Verlusten: • Verwendung geeigneter wiederverwerteter Ziegel • Erhaltung der vorhandenen Natursteine, wo immer dies möglich ist (eine Rücksprache mit einem Steinmetz wird empfohlen) | Entfernung von Pflanzenbewuchs Regelmäßige Überprüfung des Zustands der Fugen und Reparatur nach Bedarf |
Ausführung
Die praktische Umsetzung des Restaurierungskonzepts erfolgte an Musterplatten, jeweils eine für jede Mörtelvariante.
Der Ablauf kann zusätzlich über die folgenden Links eingesehen werden:
| Vorbereitungen | Variante 1: Kalkmörtel | Variante 2: Kalkputzmörtel |
| https://youtu.be/FG0xMIPvn0c | https://youtu.be/i2C3iJGshis | https://youtu.be/AI5P-8BkW7I |
Arbeitsschritte
1. Herstellung von Mustertafeln
a) Dokumentation des Ausgangszustands und der vorhandenen
Schäden
b) Musterplatte mit Kalkspatzenmörtel
c) Musterplatte mit Heißkalkmörtel
2. Beschädigte Fugen auskratzen und losen Mörtel entfernen
3. Entfernung verwitterter Steine
4. Reinigung und Vorbefeuchtung der Mauerwerksoberfläche
5. Verlegung einzelner Steine mit Heißkalkmörtel
o Verwendung geeigneter wiederverwerteter Ziegel aus einer
vergleichbaren Herstellungsperiode
| Variante 1 – Heißkalkmörtel | Variante 2 – Kalkspatzenmörtel | |
| 6. | Fugen verfüllen In kleinen Mengen anmischen und bei Temperaturen über 40 °C sofort auftragen: • 4,5 Teile, Sand (0–8 mm) • 0,5 Teile Ziegelstaub • 1,0 Teile Branntkalk CL90 • 1,75 Teile Wasser Von Hand in Schichten aufgetragen. | Im Mischbehälter im Voraus in kleinen Portionen trocken gelöscht und am nächsten Tag verarbeitet: |
| 7. | Nachbearbeitung Die Fugen werden nach dem Auftragen leicht angefeuchtet und mit einem Holzfugenwerkzeug nachbearbeitet. | Nach einer Trocknungszeit von mehreren Stunden werden die Fugen aufgeraut und mit einem Fugenwerkzeug nachbearbeitet |
| 8. | Folgemaßnahmen Die Probenplatten sind mit Jutegewebe bedeckt und werden in regelmäßigen Abständen feucht gehalten. | |
Vergleich des Zustands
vor und nach der Behandlung
Laboruntersuchung
Herstellung der Prüfkörper
Festigkeitsentwicklung der Mörtelvarianten
Forschungsfrage: Entwickelt der Heißkalkmörtel eine übermäßige Festigkeit? (Ziel-Druckfestigkeit ca. 2–8 N/mm²)
Methode: Druckfestigkeitsprüfung an Mörtelprismen
Ergebnis: Keine der beiden Mörtelvarianten weist eine übermäßige Festigkeit auf. Der angestrebte Festigkeitsbereich wird wahrscheinlich von beiden Systemen erreicht.
Vor- und Nachteile der verschiedenen Mörtelvarianten
| Variante 1: Heißkalkmörtel |
| Vorteile |
| Anwendung: • Eine höhere Frühfestigkeit ermöglicht das effiziente Verfugen tiefer Fugen. • Die schnelle Abbindung ermöglicht eine frühzeitige Endbearbeitung und eine sichere Verlegung der einzelnen Steine. • geringe Schrumpfungstendenz |
| Laborergebnisse: • Eine Wasseraufnahme, die mit der von Ziegelmauerwerk vergleichbar ist, wodurch Spannungen zwischen Stein und Mörtel verringert werden. • Mechanische Festigkeit, die mit historischem Ziegelmauerwerk vereinbar ist. • Hohes Elastizitätsmodul, wodurch potenziell tragende Funktionen möglich sind. • Hohe kapillaraktive Porosität, die eine beschädigungsfreie Salzkristallisation und eine beschleunigte Trocknung ermöglicht. |
| Nachteile |
| Anwendung: • Erhöhter Zeitdruck aufgrund der schnellen Aushärtung. • Verschärfte Arbeitsschutzanforderungen beim Umgang mit Branntkalk. |
| Laborergebnisse: • Eine sehr hohe kapillaraktive Porosität kann zu einem erhöhten Risiko von Frostschäden führen. • Etwas verbesserte, aber im Vergleich zu Kalkputzmörtel immer noch geringe Haftfestigkeit. |
| Variante 2: Kalkspatzenmörtel |
| Vorteile |
| Anwendung: • Eine längere Verarbeitungszeit ermöglicht eine kontrollierte und großflächige Anwendung. • Geringere Arbeitsrisiken bei der Handhabung. |
| Laborergebnisse: • Mechanische Festigkeit, die mit historischem Ziegelmauerwerk vereinbar ist. |
| Nachteile |
| Anwendung: • Keine Möglichkeit einer spontanen Neumischung. • Schwierige Einstellung der Konsistenz; Gefahr der Verschmutzung der Steinkanten. • Gefahr von Schwindrissen in tiefen Fugen, was einen schichtweisen Auftrag erforderlich macht. |
| Laborergebnisse: • Geringe Haftfestigkeit; die Prüfkörper zerfielen beim Entfernen. |
Fazit
Luftkalkmörtel eignen sich für den Einsatz in historischem Mauerwerk nur dann, wenn sie als Opfermaterialien betrachtet werden.
Ihre hohe Porosität, ihre Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit, ihre begrenzte Haftfestigkeit und ihre mäßige mechanische Festigkeit dienen dazu, historisches Mauerwerk vor Feuchtigkeits- und Salzschäden zu schützen und ermöglichen bei Bedarf einen Austausch.
Empfohlene Vorgehensweise
Eine kombinierte Anwendung von Heißkalkmörtel und Kalkspatzenmörtel am Bonner Tor als Eignungsprüfung:
• Heißkalkmörtel für tiefgehende Vorarbeiten wie Fugenausbesserung und Steinaustausch aufgrund seiner höheren Frühfestigkeit und seiner
potenziellen Tragfähigkeit
• Kalkspatzenmörtel für die Oberflächenausrichtung aufgrund der längeren Belichtungszeit und der sichereren Handhabung
Optimierungspotenzial
Eine verbesserte Verarbeitbarkeit, die Verwendung weniger reaktiver Kalkarten und die Zugabe von puzzolanischen Materialien könnten die Dauerhaftigkeit verbessern. Es sind weitere Eignungsprüfungen erforderlich.
Ausblick
Eine nachhaltige Sanierung erfordert regelmäßige Instandhaltung, kontinuierliche Überwachung und, wo nötig, die ständige Weiterentwicklung geeigneter Mörtelsysteme.