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Vorstellung

Projekt "Bauschadensanalyse und Sanierung"

Gymnasium Bergschule Apolda

Was ist das Ziel des Projekts?

Wir sollen eigenständig durch Analyse- und Nachweisverfahren Ursachen und Sanierungsmöglichkeiten von Bauschäden an einem Objekt ermitteln. Als "Endprodukt" müssen wir einen Projektbericht abgeben und diesen verteidigen.

Welches Objekt wird untersucht?

Dieses Jahr wurde uns das Gymnasium Bergschule in Apolda zugeteilt (s. Foto).

Unser Aufgabenbereich beschränkt sich auf den Keller der Schule, a.k.a. (liebevoll gemeint und inoffiziell verwendet) "Tropfsteinhöhle". (Kann man am Hintergrundbild sehr schön erkennen.)

Dort sollen wir das Mauerwerk untersuchen, um Schäden und Sanierungsmöglichkeiten aufzuzeigen.

Wer berichtet euch von diesem Projekt?

Wenn ich von "wir" spreche, meine ich zwei Mitstudierende und mich.

Ich bin Trine :)

Mittlerweile bin ich im zweiten Mastersemester des Studiengangs Baustoffingenieurwissenschaft. Dieses Projekt ist ein Pflichtmodul im zweiten Semester für Studierende meines Masters.

Ich hoffe, ich kann im Verlauf des weiteren Semesters ein paar (hoffentlich) interessante Einblicke geben. Viel Spaß beim Lesen!

Previously ...

10.04.2025 - Einführungsveranstaltung Hier wurde uns dreien erstmal das Objekt für das diesjährige Projekt vorgestellt - das Gymnasium in Apolda. Und welches Geschoss bekommen wir zugeteilt? - den Keller (ehrlich gesagt hielt sich die Freude etwas in Grenzen...). ABER: die Info, dass der Keller eine Tropfsteinhöhle ist, hat uns dann doch noch aufgemuntert :)

16.04.2025 - Erstbegehung in Apolda Natürlich war ich krank und konnte den Keller weiterhin nur auf Bildern erspähen. (Tragisch, ich weiß.) Folgende Bilder wurden mir netterweise von meinen Mitstudierenden geschickt:

Heizkeller

der "Tropfsteinhöhlen"-Teil

Wände mit Salzausblühungen

24.04.2025 - Kolloquium zum Versuchsprogramm Zu diesem Termin war es unsere Aufgabe, Untersuchungsmethoden und Hilfsmittel vorzustellen, mit denen wir den Keller untersuchen wollen würden. Diese Veranstaltung fand mit zwei weiteren Gruppen zusammen statt. (Ich beziehe mich auf beide im weiteren Verlauf als "Fassaden-Gruppe" und "Dachboden-Gruppe". Wie der Name schon sagt, konzentrieren sie sich auf einerseits die Fassade, andererseits das Dachgeschoss.) Motiviert wie sie sind, waren beide Gruppen auch schon im Stadtarchiv Apolda - Spoiler: Meine Gruppe zu diesem Zeitpunkt noch nicht. (Hat einen sUpEr Eindruck hinterlassen...) Weiterhin kann man diesen Termin als sehr "humbling" bezeichnen. Uns wurden viele Fragen gestellt und wir wussten teilweise (wenige) Antworten. Fazit: Kann nur besser werden.

Ab jetzt hieß es erstmal telefonieren und E-Mails schreiben, um einen Vororttermin mit der Schule zur Probeentnahme auszumachen. Zur Zeit der Abiturprüfungen gar nicht mal so einfach - Wir wollen ja schließlich bohren (Bohren = laut = schlecht für Schülergehirne in Prüfungen). Und zusätzlich sollten wir bis spätestens 09.05.25 die Probeentnahme abgehakt haben...



08.05.2025

Tag der Probeentnahme

Am Tag davor: Vorab sollten wir Herr Zwanzig (Laborleiter Betonlabor) eine Liste mit allen Dingen, die wir zur Probeentnahme benötigen, übergeben. Diese Sachen mussten dann natürlich auch rausgesucht und in den Transporter eingeladen werden. Das Einladen erfolgte dann am Tag der Probeentnahme.

08.05.2025

Um 07:20 Uhr gings los. Schnell alles einladen. (Das ihr eine Vorstellung habt: Bohrmaschinen, Bohrkronen, diverse Staubsauger, Leiter, Kisten für die Proben usw. .) Der Transporter war so voll, dass wir hinten noch eine Sitzbank (für 3 Personen) und vorne neben dem Fahrer noch zwei Plätze frei hatten. Da wir sechs Leute waren, war es etwas kuschelig auf der Fahrt nach Apolda.

Einmal angekommen, konnte ich mir erstmals ein richtiges Bild vom Keller machen. Ehrlicherweise erschien mir die Tropfsteinhöhle gar nicht so schlimm wie es von den Bildern teilweise rüberkam. Nach einem kurzen Talk mit den Betreuern, an welcher Wand nun welche Proben entnommen werden sollten, konnte es endlich losgehen. Folgendes haben wir mit Hilfe von Herr Zwanzig (vielen lieben Dank an dieser Stelle) durchgeführt:

  • Salzausblühungen abkratzen
  • Putz vom Mauerwerk entfernen und Stückproben davon einsammeln
  • Bohrachsen anzeichnen und Bohrmehlproben entnehmen
  • Bohrkerne entnehmen
  • einen verschlossenen Raum entdecken
  • Stalaktiten und Stalagmiten abbrechend und eintüten
  • usw.

Bohrkernentnahme ("hold the damn light straight")

Bohrmehlentnahme

Die Entdeckung des zugemauerten Raums

Als wir nichts ahnend den Bohrkern im Mauerwerk entnahmen, stellte sich heraus, dass wir offensichtlich eine Innenwand durchbohrt hatten. Herr Zwanzig hatte natürlich keine Angst (wir schon), seine Hand zu opfern und nachzufühlen, was sich hinter unserem Bohrkernloch verborgen hat. -LUFT- Der Durchmesser unserer Bohrkernlochs hat ausgereicht, um mein Handy dadurchzustecken und ein Video zu machen. (Das Video erspare ich euch jetzt... die Qualität hält sich nämlich stark in Grenzen. Man sieht die Umrisse eines Raumes, ein Rohr aus Glas, das Türblatt, welches noch am Rahmen hängt und eine Leiter oder sowas. Und meine Hand wurde von nichts abgebissen - Was ein Glück!) Jetzt stellt sich die Frage: Wurde hier jemand lebendig eingemauert? Warum wurde der Raum nicht verschüttet, wenn er nicht genutzt wird? So richtig wissen wir das bis jetzt auch nicht. (Von Mord gehen wir jetzt mal nicht aus.)

Herr Zwanzig hat den Raum dann noch auf den Flucht- und Rettungsplänen der Schule entdeckt. Leider sind wir also nicht als Entdecker einer weiteren Tropfsteinhöhle in die Geschichte der Schule eingegangen und haben in eine Innenwand gebohrt, was eigentlich nicht das Ziel war. Naja, zu ändern war das dann auch nicht mehr. Hubsi

Vor und Nach der Bohrkernentnahme

Ca. 15 Uhr traten wir dann die Heimfahrt zum FIB an. Dort bestand noch die Aufgabe des Ausladens und die sichere Verwahrung der Proben. Für die Bohrmehlproben bedeutete das, im Feuchtzustand gewogen zu werden (ungeöffnet mitsamt der Verpackung - WICHTIG). Danach konnten diese in den Trockenschrank gepackt werden.

Somit ging ein langer Tag zu Ende...







Mai bis Juni 2025

Laboruntersuchungen

Gefäße (ausversehen) einschmelzen, Probekörper zerstören und vieles mehr...

Meine beiden Gruppenmitglieder hatten Dr. Schneider versprochen, ihm Stalaktiten und Stalagmiten mitzubringen. Gesagt, getan - Er hat sich sehr gefreut. Und wir durften uns unerwarteter Weise auch freuen, denn Herr Schneider hatte die tolle Idee, von beiden Proben CT-Aufnahmen zu machen. Ihr seht im Hintergrund schon eine Andeutung der Bilder. Das Ganze ist ziemlich cool und funktioniert basically wie wenn von uns Menschen verschiedene Körperteile im medizinischen CT untersucht werden. [Werbung: Wenn ihr genau wissen wollt, wie das funktioniert, kann ich meinen Studiengang mit dem Modul Materialanalytik wärmstens empfehlen :)] Jedenfalls seht ihr hier die Bilder des Stalagmiten (die Teile, die auf dem Boden entstehen):

Pretty cool, nicht wahr? Weils so schön ist, hier noch die Stalaktiten-Bilder (die Teile, die von der Decke hängen.):

credits: Herr Schneider Vielen Dank nochmals für die gute Idee und Umsetzung!

22.05.2025 Archivrecherche Nach zehn Anläufen haben wir dann auch endlich mal einen Archivtermin bekommen. (Ihr wisst nicht, wie ausgebucht dieses Archiv anscheinend ist.) Das Archiv ist bisschen versteckt gelegen, daher habe ich eventuell bei irgendeinem Bewohner geklingelt. *Huch* Danach haben wir es doch gefunden und wurden nett begrüßt. Da die anderen beiden Gruppen schon dort waren, hatte wir den Vorteil zu wissen, welche Akten nicht wirklich wichtig für uns waren. Leider ist ein Keller nicht so mega relevant, dementsprechend haben wir nur folgendes herausfinden können:

  • es war schon immer ein Heizkeller (seit 1930)
  • die Tropfsteinhöhle fungierte als Brennstofflager/Kohlenbunker
  • es war kein Schwimmbad

Schreibt da jetzt mal einen Text drüber. (Ich konnte mir eine ganze halbe Seite dazu aus der Nase ziehen. YEY) Die restliche Geschichte der Schule hatte eine Studierende aus der Fassadengruppe bereits zusammengefasst und vertextet, das klingt nach wesentlich mehr. (Vielen Dank!)

Abschließend kann man sagen, dass das Erfolgserlebnis des Archivbesuchs war, mal die Innenstadt von Apolda zu sehen (ist überraschend hübsch) und danach Kaffee zu trinken (wichtig).

Weiter gehts im Labor...

Wie bereits erwähnt, mussten die Bohrmehlproben getrocknet werden. Die Fachleute wissen, dass das bei 40 °C erfolgen muss, um zu verhindern, dass der eventuell enthaltene Gips sein Kristallwasser verliert. Dementsprechend vegetierten unsere Proben so gute 1,5 Wochen im Trockenschrank vor sich hin. Nach Erreichen der Ausgleichsfeuchte konnte dann erst festgestellt werden, ob nun Gips enthalten ist oder nicht. Und wie findet man das raus? Durch eine XRD (= x-ray diffraction/Röntgendiffraktometrie) - Untersuchung (Ihr merkt schon, Röntgenstrahlung ist sehr beliebt im Bezug auf Baustoffanalysemethoden.) Dr. Kletti hat uns dankenswerter Weise geholfen herauszufinden, dass Gips in unseren Proben (zumindest im Mauerwerk) enthalten ist. Das hieß wiederum, dass die Betonproben nochmal bei 105 °C getrocknet werden mussten. Durch zu enges Zusammenstellen der Probengefäße und zu nahes Stellen an die Heizwände des Trockenschrankes sind leider mehrere Gefäße eingeschmolzen. (Bild folgt...) Was soll ich sagen, war schon wieder mein Fehler haha. Zum Glück ist nichts weiter kaputt gegangen und keiner war mir böse (glaub ich zumindest).

eingeschrumpftes Probengefäß

Meine Aufgaben im Labor beliefen sich auf folgende Untersuchungen:

  • Dichte- und Druckfestigkeitsuntersuchungen
  • XRD-Analyse

Dichte- und Druckfestigkeit

Beton vs. Ziegel

Dazu mussten aus unseren zwei entnommenen Bohrkernen erstmal prüfbare, normgerechte Probekörper hergestellt werden. Deshalb ging es hierfür zu Peter aus dem Säge- und Schleiflabor. Er hat sowohl aus unserem eher mageren Beton einen 10 x 10 cm großen Prüfkörper als auch aus dem halb zerfallenen Ziegelbohrkern ganz viele kleine Mini-Prüfkörper rausschneiden können. War klasse, vielen Dank an Peter! Auf dem Rückweg vom Säge- ins Betonlabor musste natürlich ein obligatorischer Kaffee-Stopp in der Q3-Mensa eingelegt werden. Wir nennen es ✨Kaffee-Pause mit Bohrkern✨:

✨Kaffee-Pause mit Bohrkern✨

Nach der Kaffeepause, damit der Bohrkern trocknen konnte (natürlich), ging es weiter ins Betonlabor. Dort kann man die Druckfestigkeit bestimmen. Das ist eigentlich ein zerstörendes Prüfverfahren, war bei uns jedoch eher langweilig - Der Bohrkern ist nicht zerfallen. Trotzdem konnte eine sagenhafte Druckfestigkeit von ca. 8 N/mm2 festgestellt werden. (Diese ist vergleichbar mit einer Würfeldruckfestigkeit und damit erreicht unser Beton nicht einmal die niedrigste Druckfestigkeitsklasse C8/10 aus heutiger Norm. Tja, früher war eben doch nicht alles besser...) Damit gehts weiter mit den Ziegel- und Mörtelprüfkörpern aus dem Ziegelbohrkern:

Süß, oder?

Beim Prüfen der Druckfestigkeiten dieser Prüfkörper hat mich Herr Sauerbier tatkräftig unterstützt (Danke!). (Nachdem ihr diesen Blog gelesen habt, kennt ihr auch das halbe FIB haha) Die Ziegelproben waren überraschend fest - durchschnittlich 30 N/mm2. Hier könnt ihr ein ganz professionelles Video von der Druckprüfung sehen:

Joar, das wars dann auch schon mit der Druckprüfung. Fortsetzung folgt für die XRD-Analyse...

XRD - Analyse

👩🏼‍🔬💉🥼

Um rauszufinden, aus welchen mineralogischen Phasen unsere Stoffe bestehen, war es meine Aufgabe (oder eher die Aufgabe von Herr Kletti und dem Diffraktometer), die Bindemittel unserer entnommenen Proben zu analysieren. Vielen Dank dafür an Herr Kletti! Dazu müssen die Proben abgesiebt und gemahlen werden, bis sie eine entsprechende Partikelgröße haben. Dann gibt es drei verschiedenen Varianten, wie die Proben aufbereitet werden können. Zu diesem Zeitpunkt kannte ich nur eine davon und durfte die anderen beiden auch mal ausprobieren. Im folgenden seht ihr, wie ich einen Silizium-Einkristall-Probeträger mit fein verteiltem Pulver (Probe) und Aceton herstelle. Hat so semi-gut funktioniert, aber Herr Kletti hat es für okey befunden. YEY :)

💉

(immer fein 🥼 tragen)

Für diese Variante braucht man nur sehr sehr wenig Probenmaterial, wie man sieht. Für die "normalen" Probeträger benötigt man etwas mehr. Die lassen sich meiner Meinung nach aber auch einfacher herstellen und auf Quantität der vorhandenen Phasen analysieren. Nach der Analyse im Röntgendiffraktometer bekommt man dann ganz tolle Ergebnisse in Form von Intensitätspeak aufgetragen über eine 2-Theta-Skala. (Das ist der Hintergrund dieses Kapitels.) Und dann gibt es wunderbare Programme und Datenbanken, die einem die vorhandenen Phasen durch Übereinstimmung der Peaks zuordnen können. (-Grob erklärt-, falls ihr tiefer in die Materie einsteigen wollt, müsst ihr Herr Kletti kontaktieren oder am Modul "Angewandte Kristallographie" teilnehmen 👀) Hier nochmal der Hintergrund in scharf: ein Diffraktogramm von unseren "Beton"-Bindemittel.

Röntgendiffraktogramm Bindemittel Beton



Die Schreibphase beginnt

(macht nicht so Spaß...)

Nach den ganzen Laboruntersuchungen (= Spaß) - parallel haben meine Teammitglieder jeweils Salz- und Feuchteuntersuchungen durchgeführt - kommt nun (leider) der Teil, bei dem man alles in Form einer Arbeit zusammenfassen muss (= kein Spaß). Dafür hält sich die Motivation eher in Grenzen. Aber was muss, das muss. Dementsprechend wurden alle Ergebnisse und Analysen zusammengefasst, analysiert und in Textform festgehalten. Außerdem konnten wir dann den entscheidenen Schritt für unsere Sanierungsmaßnahmen durchführen: Was wollen wir nun eigentlich sanieren und wie? Aufgrund des eher sehr schlechten Zustandes haben wir uns für eine Sanierungsmaßnahme entschieden, die den Rückbau und das Verfüllen des Kohlenkellers (Tropfsteinhöhle) als Ziel hat. Dabei kann gewährleistet werden, dass der restliche Keller normgerecht abgedichtet wird und das wieder mehr Fläche für den Lehrerparkplatz zur Verfügung steht. Da wir uns trotzdem dachten, wir können nicht nur einen Rückbau vorschlagen, kam Jessica (Teammitglied <3) auf die tolle Idee, einen Fahrradkeller im Kohlenkeller zu realisieren. Dafür müsste man einen Zugang von außen vorsehen und die gesamten Bestandswände von außen abdichten und innen mit Sanierputz versehen (usw.). Ihr könnt euch sicherlich schon denken, welche Variante kostenmäßig besser abgeschnitten hat (Tipp: Variante 1) . Aus wirtschaftlichen Gründen haben wir uns dann also entgültig für einen Rückbau entschieden. Im folgenden seht ihr ein tolles Bild aus unserer Bib (die Baukosten-BKI-Bücher gibt es nämlich nicht in digital :()

Kostenschätzung aufstellen

11.07.2025

Abgabe der fertigen Arbeit

Nach diversen Korrekturen und Gegenlesen und Formatierung und Zusammenführung ... konnte die Arbeit gedruckt und abgegeben werden. (YEY Endlich geschafft!)

da ist das gute Stück 🥳

Leider noch nicht ganz geschafft. Theoretisch steht noch eine Verteidigung der Arbeit auf dem Plan, die auch zu 30 Prozent in die Note eingeht. Praktisch haben wir dafür noch keinen Termin (Eigentlich sollte das bis Ende der Prüfungsphase - 08.08.25 - mit abgehakt sein). Tja, mal schauen, wie es weitergeht. Ich halte euch auf dem Laufenden.