KÁMEN materiály pro konzervování artefaktů z kamene Materiály pro konzervování kamene Druhy kamene, používané pro zhotovování skulptur: Mramor, vápenec, žula, pískovec, keramika, sádra Kámen jako stavební materiál: Mramor, vápenec, žula, pískovec, opuka, břidlice aj., event.keramika Poškození kamene: Fyzikální působení: změny teploty, vlhkosti a abrazivní opotřebování částicemi přenášenými větrem Chemické působení: voda, oxidy síry, sulfan, oxidy dusíku, chlorovodík, oxid uhličitý, aj. Mramor •Mramor (krystalický vápenec) je hornina, která obsahuje více než 95 % kalcitu. Přimíšeny mohou být jílové hmoty, různé nerosty (grafit, limonit, hematit aj.) i organické látky, které původně bílý mramor zabarvují. V širším slova smyslu se slovem mramor označuje každý vápenec, který se dá leštit. •Původ - Mramor vzniká přeměnou (metamorfózou) vápenců. Vlivem vysokého tlaku a teploty v zemské kůře došlo k překrystalování kalcitu původní horniny - většinou organogenního vápence. Proto v mramoru nenajdeme schránky živočichů nebo rostlin. •Odrůdy mramoru –Přírodní kresba připomíná město nebo stromy –kararský se vyznačuje sněhobílou barvou –šternberský je bílý (Český Šternberk) –cetechovický mramor je bílý (Cetechovice) –pernštejnský mramor je bilý (Nedvědice) –nehodivský mramor, je šedý (Nehodiv) –lipovský mramor, je tmavý a světlý (Horní Lipová) –sněžníkovský mramor, je světlý (Horní Morava) –zříceninový má na vyleštěných plochách kresby v hnědých tónech (Florencie v Itálii, Sudoměřice). •sochařské a architektonické užití: –Slivenecký mramor, je červený, růžový, hnědý, šedý, skvrnitý s žilkami (Cikánka, Horní Kopanina, Na Špičce, Hvížďalka) –Karlický mramor, je černý se zlatožlutými žilkami (Karlické údolí) •Kulturní rozměr - Mramor se, jako oblíbený materiál řeckých a římských sochařů a stavitelů, stal symbolem pro tradiční a vytříbený vkus. Sněhově bílý mramor je symbolem čistoty a také nesmrtelnosti. • Žula Pískovce •Pískovec je zpevněná, klastická usazená hornina. Zjednodušeně lze horninu označit za pískovec tehdy, pokud podstatnou část tvoří zrna o velikosti 0,06 až 2 mm.[1] Velmi časté jsou křemenné pískovce, kde podstatnou část zrn tvoří křemen. •Pískovce jsou společně písky jedněmi z nejrozšířenějších sedimentárních hornin – společně tvoří více než čtvrtinu všech známých sedimentů na povrchu •používané v době románské a gotické •dobrou opracovatelnost a širokou dostupnost •trpí malou odolností vůči erozi povětrností Sádra •Hemihydrát síranu vápenatého CaSO4 · ½ H2O je za běžných podmínek pevná mikrokrystalická látka bílé barvy. Nejznámější formou jejího výskytu je sádra, uměle vyráběný materiál širokého použití. V přírodě se vyskytuje jako minerál bassanit. •Výroba: 2 CaSO 4 · 2H2O → 2 CaSO4 · ½ H2O + 3/2 H2O Hydratace: 2CaSO4 · ½ H2O + 3/2 H2O → 2CaSO4 · 2H2O •Podle podmínek při výrobě sádry a přísad při jejím tuhnutí, které trvá asi 1–2 minuty, lze docílit celé škály výsledných produktů s různou tvrdostí, rychlostí tuhnutí, barvou apod. •Sádra byla známá jako vynikající stavební materiál již Římanům. Přišli na to, že ji lze získat žíháním sádrovce při pouhých 300 °C. Opuka •Opuka je usazená hornina, prachovitý druh slínovce.Tvoří ji jílovité a prachovité částice, dále obsahuje vápencové složky a jehlice mořských hub mikroskopických rozměrů (tzv. spongie).Má bělavou až pískově žlutošedou barvu.V románském slohu byla opuka významným stavebním materiálem.Některé opukové stavby •Rotunda svatého Jiří (Říp) Bazilika svatého Jiří na Pražském hradě https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/04/PP_Opukovy_lom_u_Predni_Kopaniny_Praha_867.jpg * výsledkem fyzikálního a chemického působení je změna vnějšího vzhledu památek, na povrchu se objevují póry a trhliny * povrch nasává ze vzduchu vlhkost, což při změně teplot způsobuje další narušení materiálu * saze a špína se usazují na památkách, pronikají do pórů a trhlin, jejichž hloubka bývá až 1,5 mm a víc * velmi složité bývá odstranit produkty činnosti bakterií, které pokrývají skulpturu v podobě tmavých skvrn * odstraňování znečišťujících látek, které mohou v horším případě vést až k deformaci části památky, vždy představuje problém * někdy se musíme smířit s tím, že je nelze vůbec odstranit Proces konzervování nebo restaurování kamenných děl sestává z několika stádií, jejichž posloupnost se může měnit v závislosti na stavu objektu: * odstranění znečištění - čisticí prostředky musí působit pouze na znečištění a k materiálu skulptury musí být inertní * zpevnění povrchu, tmelení trhlin a prasklin, doplnění chybějících částí * ochrana před dalším narušením Proces konzervování a restaurování Čištění povrchu kamenné skulptury Omytí mramoru omývacím roztokem VENOS (zastoupení jednotlivých složek v %) benzin 46 parafin 5 kyselina oleinová 2,5 hydrofobizující kapalina 1,5 morfolin 0,5 voda 44,5 A)mechanické metody – štětky, skalpel, nožíky, dlátka, brusiva, brusné pasty B) B)chemické metody – omývací roztoky, pasty * působí pouze na ta znečištění, která se rozpouštějí nebo botnají v organických rozpouštědlech * nedoporučuje se omývání mramorových soch Komplexující prostředky a) Chelaton III b) Pasta (Chelaton III, hydrogenuhličitan amonný, hydrogenuhličitan sodný, Na-KMC, antiseptikum, voda) Použití anorganických kyselin se příliš nedoporučuje. * pasta se nanese na povrch skulptury a ponechá se vyschnout (od několika hodin do 2 dnů) * pak se pasta otře štětkami namočenými vodou * organické znečištění se při tomto způsobu nedá odstranit, pouze jen v některých případech se sorbuje do pasty * nedostatkem tohoto způsobu je schopnost Chelatonu III převádět na vodorozpustné sloučeniny nejen část anorganických solí, ale také částečně i vápník z mramoru nebo vápence * z povrchu mramoru se používají roztoky kyselin šťavelové, fluorovodíkové, citronové nebo orthofosforečné * ošetření se má provádět opatrně, aby kyselina nepronikla do hloubky mramoru * narušuje se lesk povrchu Þ vytvářejí se nelesklé vápenaté soli * skvrny rzi je možno odstranit opatrným působením Chelatonu III * nejbezpečnějším způsobem je použití tamponů z vaty nebo gázy s citranem sodným Odstranění skvrn z oxidů železa (rzi) * pomocí pasty (1 hm. díl chloridu amonného, 4 hm. díly talku (mletý mastek) a 25% roztoku amoniaku) * pasta se na povrchu ponechá do vyschnutí, přičemž skvrna se postupně odbarvuje Odstranění vrstvy z oxidů mědi (zelené skvrny) * odstraňují pomocí ethanolu nebo slabého roztoku amoniaku * oxidovadla, např. 2 %-ní roztok chloraminu T nebo 6 % H2O2 Skvrny od plísní, lišejníků, inkoustů * ošetření povrchu organickými rozpuštědly (alkoholy, ketony, alifatické a aromatické uhlovodíky, ethery a estery kyselin), tak i jejich směsi * na skvrnu se nakladou rozpouštědlem smočené tampony nebo pasta, kterou lze získat smícháním rozpouštědel s inertními látkami – křídou, talkem (mastek) nebo škrobem * aby se zpomalilo odpařování rozpouštědel, pokrývá se ošetřovaný povrch polyethylenovou nebo polyesterovou fólií Skvrny od pryskyřic, olejů, kalafuny, bitumenu (živic), šelaku nebo vosku Filmotvorné polymerní roztoky a latexy * spočívá v nanášení roztoků tvořících povrchové vrstvy, tj. roztoků polymerů nebo latexů * roztok polymeru nebo latexu se nanese na povrch a rozpouštědlo se nechá odpařit * vytvořená vrstva se sejme i s nečistotami Na-KMC a polyvinylalkohol Hm.díly Na-KMC 5-10 glycerin 5-30 voda 60-90 Používané látky * chemická inertnost vůči materiálu skulptury (polymer nesmí obsahovat takové funkční skupiny, které by s materiálem reagovaly) * rozpustnost v běžně používaných rozpouštědlech * schopnost mísit se s chemicky inertními plastifikátory * možnost získat roztok polymeru o takové viskozitě, aby nestékal z vertikálních povrchů ošetřované skulptury * schopnost tvořit dostatečně pružné filmy, což minimalizuje nebezpečí narušení nepevného povrchu kamene * nízká adheze k materiálu skulptury (snadné odstranění povrchového filmu) * pevnost filmů dostačující k tomu, aby se film při snímání netrhal * polymer se s ohledem na jeho strukturu a molekulovou hmotnost musí volit tak, aby nepronikal do pórů kamene Používané polymery musí splňovat tyto požadavky: Soustavy pro zpevňování oslabené struktury kamene Zpevňování kamene Fluatizace (fluát = fluorokřemičitan) * na mramor se působí roztokem hexafluorokřemičitanu hořečnatého, zinečnatého nebo hlinitého: Mg[SiF6] + 2 CaCO3 → 2 CaF2 + MgF2 + SiO2 + 2 CO2 * vznikající oxid křemičitý zaplňuje póry mramoru a zvětšuje se pevnost povrchových vrstev * vnější vzhled díla se mění * nově vytvořené sloučeniny liší svými fyzikálními vlastnostmi od mramoru, a proto při kolísání teploty a vlhkosti dochází k jejich odvrstvování a tím k narušení skulptury * siloxany a zvláště pak silazany * povrch skulptury se ošetřuje 2% zpevňujícím roztokem polyorganosilazanu v toluenu nebo benzinu * ošetření se provádí dvakrát * vnější vzhled kamene se přitom nemění * v závislosti na stupni destrukce kamene proniká roztok do hloubky 1,5-2 cm * hydrofobizující účinek se zachovává po několik let Použití organokřemičitých sloučenin Dokončovací hmoty a tmely Doplňování kamene * tradičními materiály pro restaurování skulptury z kamene jsou vosk, voskokalafunové směsi, klih na bázi mastixu, jeseterový klih s medem, lněný olej a šelak * tmely se získávaly smícháním těchto pojiv s mramorovým práškem nebo jinými plnivy, příp. pigmentem * k pozdějším materiálům pak patří použití magneziové hmoty, sádry, vápenato-cementové hmoty, mramorového prášku s vodním sklem, roztavené síry s cementem nebo křídou * po restaurování skulptury přírodními materiály se s postupujícím časem pozoruje tmavnutí tmele a lepených švů a také ztráta jejich pevnosti * často se stávají lepivými, což vede k jejich zašpinění * anorganická pojiva se značně liší (barvou a strukturou povrchu) od materiálu památek * velmi těžko se provádí derestaurování lepidel a tmelů * nitrát celulózy (celuloid), rozpouští se zpravidla v toxických organických rozpouštědlech, je hořlavý a časem tmavne * epoxidové a polyesterové pryskyřice * jako plniva se používají mramorový prášek nebo jiný rozmělněný anorganický materiál * epoxidové a polyesterové pryskyřice dávají pevné lepené spoje a tmely, ale v případě potřeby je velmi těžké je odstranit, protože jsou později nerozpustné v mnohých organických rozpouštědlech * nízkoviskózní a vysokoviskózní polybutylmethakrylát * nízkoviskózní PBMA se rozpouští v xylenu a tímto roztokem se impregnují oslabené fragmenty * při smíchání tohoto roztoku s odpovídajícími plnivy se dají zhotovit tmely * přednostem PBMA patří snadnost případného derestaurování – lepené spoje a doplňky je možno odstranit pomocí organických rozpouštědel Restaurátorské kompozice na bázi modifikovaných přírodních a syntetických polymerů * pro slepování a pro zhotovování tmelů estery kyseliny kyanoakrylové (sekundová lepidla) * lepené spoje a tmely z tohoto monomeru si po dlouhou dobu uchovávají původní vzhled * nejsou dostatečně odolné vůči kolísání teploty a vlhkosti * lze takto s úspěchem restaurovat skulptury umístěné v muzeích Lepení kamene 01 Kamenné budovy, jiné stavby a ruiny nejčastěji užívané materiály pro stavbu budov a jiných staveb * kámen (mramor, granit, pískovec, vápenec) * stavební keramika (cihla, pálená krytina) * spojování jednotlivých elementů se děje pomocí různých malt – •vápenato-pískových •cementových (event. z polymerního cementu) •hliněných Vápno Pálené: CaCO3 ® CaO + CO2 Hašené: CaO + H2O ® Ca(OH)2 Tvrdnutí malty: Ca(OH)2 + CO2 ® CaCO3 + H2O Dt * lépe jsou zachovány ruiny v zemi, po odkrytí rychlý rozpad * restaurovat částečně narušené kamenné materiály je obtížné – je těžké impregnovat minerální základ kamene přes poškozenou vrstvu dostatečně do hloubky * problémem starých staveb je vzlínání spodní vody * pro restaurovnání se používají tradiční materiály img_8 plisen03 13698x3 * budovy a jiné stavby, zřícené památky architektury podléhají v přírodních podmínkách intenzivní biologické destrukci * obvykle se objevuje skupina destruujících agens – bakterie, houby, mechy, lišejníky, trávy, keře, stromy * vyšší rostliny rozmísťují svůj kořenový systém do mikroštěrbin kamene nebo zdiva, podle míry růstu tento štěrbinu rozšiřuje, dochází ke zdvihání monolitních bloků kamene a tím k narušování jejich uložení. Kořeny trav se rozprostírají až do šířky několika metrů. * mnohé vyšší rostliny mají na kořenech „spící pupeny“, které se probouzejí i po zničení nadzemní části popínavých rostlin, vykácení keřů a stromů rostoucích na povrch částečně narušeného zdiva je proto bezúspěšné Ochrana před biologickou destrukcí Zagorz_monastery_ruin_2_beentree * použití herbicidů (aplikace postřikem, zálivkou) - Roundup aj. * za 3-4 týdny po jejich aplikaci kořenový systém zpravidla zcela odumře a rostliny lze odstranit mechanicky * povrch kamene se podrobí nutné konzervaci - praskliny a trhliny se zapravují vápennou, cementovou maltou nebo maltou z polymerního cementu a povrch se pak hydrofobizuje * ohrožují více organické materiály (dřevo, sláma) * méně nebezpečné pro anorganické přírodní i umělé materiály * mechanické odstranění plísní, vodních řas, mechů a lišejníků ze stěn zříceného zdiva nebo budov, které se nacházejí v místech vysoké vlhkosti, se provádí pomocí roztoků formaldehydu, chlorového vápna, chlornanu sodného a jiných dezinfekčních prostředků * bohužel efekt jejich působení není dlouhodobý Proces ochrany před destrukčním účinkem rostlinstva Plísně, bakterie, hmyz, vodní řasy, mechy a lišejníky view?id=212231 * dlouhodobou ochranu zpravidla zabezpečuje použití solí mědi, zinku a chromu * 8-oxychinolinátu měďnatý dává dostatečně dlouhou ochranu kamennému povrchu před většinou biologických vlivů * pevně se váže na ošetřovaný materiál, nesmývá se vodou a nevede ke zbarvování povrchu do modrozelena * vápence, tufy, lasturnatý vápenec, beton, cihla se za účelem ochrany před biologickými vlivy natírají 25% roztokem ethyl- nebo methylsilanolátu sodného s přídavkem chloridu zinečnatého nebo síranu měďnatého * jsou-li pro ochranu kamenných materiálů použity 0,1-0,3% roztoky organocíničitých sloučenin (Lastanox, aj.) s přídavkem dezinfekčních činidel, pak je zajištěna ochrana před růstem plísní, vodních řas, mechů a lišejníků na 5-7 let profimedia-0002318284 ANd9GcR7GHh9Ny0oA4d2M4S-S1nzhXa_bJSq9LjxBx1uxTDJ2QQOikpUrg ANd9GcTR01QrrJ7DwKUm-xFhfQkwcvpM5YSe_Yt239TdO9I-ed-qklO0EA Ošetření půd silikonovými preparáty v oblasti architektonických památek - silikatizace Pokles nosnosti půdy je důsledkem: * vymývání jemných frakcí z pískového podloží základů při změnách režimu spodních vod * zmenšování nosné schopnosti podkladu při podmáčení prohnutých základů (sprašové, písčitohlinité půdy) * rozkladu organických komponent u sypaného podloží * hnití dřevěných pilotů * důlní a jiná výkopové činnosti v blízkosti monumentů Aby se zabránilo nerovnoměrnému sedání podloží, používají se následující způsoby jeho zpevnění: * vyhloubení a zatloukání kovových pilotů nebo vložení kořenových pilotů * odvedení podzemních vod nebo změna směru jejich toku (hydrologický způsob) * vytvoření nezbytných svahových úprav, které před vodou ochraňují (hydrologický způsob) * chemické zpevnění podloží (používané nejčastěji při záchraně architektonických památek) zpevňujícími maltami v základech s různou schopností filtrace (především cementové malty) Hm.díly křemičitan sodný (ρ = 1,3 g.cm-3) 3,5 kyselina hexafluorokřemičitá (ρ = 1,1 g.cm-3) 1 * při teplotě 14-15 oC se gel vytvoří asi za 30-35 minut * vysoká pronikavost těchto roztoků dovoluje při zpevňování základů rozložit injektory cca jeden metr od sebe. * pro jemně zrnité pískové podloží s koeficientem filtrace 0,5-10 m/24 hodin byly navrženy způsoby silikatizace pomocí kyselin fosforečné, kyseliny sírové a síranu hlinitého, hlinitanu sodného a kyseliny hexafluorokřemičité * použití kyseliny hexafluorokřemičité je obzvláště efektivní v podloží z jemného písku, včetně toho, které obsahuje i značný podíl humusu * * pro snímání znečišťujících látek z povrchů budov a jiných staveb se hojně používají sorbující pasty, rozpouštědla a také mechanické způsoby * dobré výsledky dává čisticí pasta, která obsahuje Chelaton III, neionogenní tenzidy, Na-KMC, hydrogenuhličitan amonný a talek jako plnivo a sorbent zároveň * konzistenci pasty ovlivňuje množství vody * pomocí této pasty se odstraňují jak organické, tak i anorganické nečistoty * pasta se natře na objekt a nechá se působit asi jeden den, poté se odstraní pomocí štětek, namočených do vody nebo do směsi voda-organické rozpouštědlo Prostředky pro čištění povrchů * tradičními materiály při barvení cihlových a omítnutých fasád jsou vápenné barvy vyrobené na bázi vápna s malým obsahem hořčíku a s přídavkem anorganických pigmentů nebo silikátů * nátěry jsou dekorativní a vyznačují se jasností barev * použití magnezitového nebo dolomitového vápna viditelně snižuje trvanlivost těchto nátěrů * aby se prodloužila jejich trvanlivost, přidává se do barev parafin, kamenec draselno-hlinitý a hydrofobizující prostředky * je také možné provést dodatečné ošetření povrchu hydrofobizujícími látkami * barvení se provádí buď přímo na cihlu nebo na pevnou omítkovou vrstvu * defekty, objevené po očištění povrchu omítky se přetírají vápnem nebo vápenným těstem, smíchaným s jemně disperzním pískem v poměru 1:1,2 Ochranně- dekorativní konečná úprava fasád * hydrofobizaci fasád barvených vápennými barvami se přednostně provádí pomocí organokřemičitých kapalin * hydrofobní efekt má trvanlivost 2-3 roky kg na 10 l vody vápenné těsto 2,5-3,5 - - kusové vápno - 1,2-1,5 - hydraulické vápno - - 2,5 kuchyňská sůl 0,1 - 0,1 fermež - 0,06-0,12 - vápenné mýdlo (pasta) - - 2,5-5,0 pigment 0,3-0,5 0,3-0,5 0,5-0,7 voda (ne více než) 10 10 10 * v posledních desetiletích se pro barvení fasád cihlových nebo omítnutých budov používají hlavně vododisperzní barvy (latexy) * nejlepší vlastnosti mají barvy na bázi akrylových kopolymerů * vynikají dobrou adhezí k cihlovým, omítnutým a jiným povrchům, vodoodpudivostí a dostatečnou odolností vůči působení světla a atmosféry * mají značně lepší užitkové vlastnosti než barvy na bázi divinylstyrenového latexu nebo polyvinylacetátových emulzí * aplikace těchto vododisperzních barev je možná při kladných teplotách vzduchu (od +5 do +30°C) * při barvení fasád akrylovými barvami je praktické používat pro tmelení prasklin a nerovností tmelicí materiál na bázi stejných latexů, ale s obsahem (do 80 %) inertních plniv (talek, sádra, slída, živec, kaolin aj.)