KÁMEN VÁPENEC • Sedimentární hornina • Složení > 80 % CaCO3 (kalcit, aragonit), příměsi dolomit (CaMg(CO3)2), křemen, jílové minerály, úlomky zkamenělin • Obecně bílý, barva ovlivněna příměsemi • Chemicky čistý vápenec - křída • Tvrdost 3 • Výskyt – Pálava, krasy (Macocha), • Využití – pálené vápno, cement, drť, kamenotisk, sochařství, architektura • Bouřlivě reaguje se 10% HCl za uvolnění CO2 CaCO3 + 2HCl → CO2 + H2 + Ca2+ + 2Cl− https://geology.com/minerals/acid-test.shtml https://www.youtube.com/watch?v=yNh1xs9lZbI MRAMOR • Krystalický vápenec, karbonátová hornina • Složení > 95 % CaCO3 (kalcit, dolomit), příměsi jílové minerály, grafit, limonit, hematit, serpentit • Barva bílá, světle šedá, tmavě šedá až černá, růžová, zelená • Tvrdost 3 • Výskyt – Jeseníky, Českokrumlovsko, Itálie, Rumunsko, Španělsko • Využití – sochařství, stavební materiál, dlažba, mozaika, brusné pasty • https://www.youtube.com/watch?v=kwsL4olMW5M • https://www.videoman.gr/cs/67079 • https://khanovaskola.cz/video/40/297/617-michelangelo-david-1501-04-mramor • https://khanovaskola.cz/video/13/106/928-michelangelo-mojzis-ca-1513-15 PÍSKOVEC • Sedimentární hornina • Složení – zrna velikosti 0,5–2 mm – křemen, živce, horninové úlomky, jíly • Různé barvy – šedá, žlutá, červená – dle příměsí • Tvrdost 3–6 • Výskyt – Jičínsko, Kladensko, Litoměřicko, Broumovsko • Využití – stavební kámen, sochařství, mlýnské a brusné kameny, v pravěku nádoby https://www.youtube.com/watch?v=XUsSJBQ2kO4 OPUKA • Sedimentární hornina • Složení – jílovité a prachovité částice, kalcit, křemen, živce, spongie (jehlice mořských hub) • Barva bělavá až pískově žlutá, dle příměsí • Výskyt – od Polabí (Litoměřicko) až na Moravu (Blansko) • Využití – stavební materiál (obranné zídky, kostely) – nejčastější materiál v románském a gotickém období. Údajně první kámen, soustavně a hromadně těžený na našem území ŽULA – Granit • Hlubinná vyvřelá hornina • Složení – křemen 20-40 %, živce 40-70 % (plagioklas, ortoklas), slídy 5-15 % (biotit, muskovit) • Barva – světlá, šedavá, namodralá, žlutavá, růžová, červená, červená – ovlivněna především živcem • Zrnité – jsou vidět jednotlivá zrna – hrubozrnná, střednězrnná, jemnozrnná • Tvrdost 6–7 • Vysoká odolnost – téměř nevstřebává vodu (nízká pórovitost) • Vysoká váha a těžká opracovatelnost • Výskyt – Šumava, Český les, Krušné hory, Jizerské hory, Krkonoše, Železní hory, Českomoravská vrchovina, Jeseníky • Využití – stavebnictví (dlažba), štěrk, podstavce, náhrobky, pomníky, curlingový kámen SÁDROVEC • Jednoklonný minerál – CaSO4∙2H2O • Tvrdost 1,5–2; barva – bezbarvý, bílý až hnědý, lesklý pouze na štěpné ploše {010} ostatní plochy skelné • Rozpouští se v teplé vodě a v horké HCl • Druhy – mariánské sklo, selenit, pouštní růže, alabastr (úběl) • Využití – pálená sádra, přísada cementů, sochařství, sklářský průmysl, ozdobné předměty již ve starověku, okenní výplně • Výskyt – Oslavany, Zastávka (mariánské sklo); Volterra (alabastr) Minerály Karneol SiO2 Pyrop – Český granát X3Z2[SiO4]3 X = Ca, Mg, Fe2+, Mn Z = Al, Fe3+, Cr, V3+, Ti Achát SiO2 Hematit – krevel Fe2O3 Onyx SiO2 DEGRADACE – větrání a eroze • Kombinace více vlivů, které se mohou vzájemně urychlovat: – Fyzikální – tlak (vnější i vnitřní) – ovlivněno změnami teploty, vlhkosti, přítomností roztoků solí, růstem živých organismů, vibracemi, abrazí povrchu – praskání a úbytek materiálu – Chemická – změna chemického složení – ovlivněno polutanty, vzlínající vodou, růstem živých organismů, předchozí zásahy – zvýšení rozpustnosti, snížení soudržnosti, změna barvy, objemu – Biologická – způsobené živými organismy – růst mikroorganismů (mechy, plísně, lišejníky), výkaly – následkem je koroze fyzikální i chemická • Míra degradace je ovlivněna i tvrdostí, pružností, pórovitostí a nasákavostí i zpracováním VODA a vlhkost • Vliv na fyzikální i chemickou degradaci – urychluje degradaci, podporuje růst živých organismů, transportní médium solí • Obecně se vyskytuje jako volná a vázaná (chemisorpce a fyzikální sorpce na stěnách pórů) • Rovnovážný obsah vlhkosti, mění se v závislosti na T a RH okolí • Dlouhodobé působení způsobuje hydrolýzu některých složek → jiné sloučeniny s odlišnou rozpustností • Kondenzovaná voda TEPLOTA • „Teplotní gradient“ – na povrchu je jiná teplota než uvnitř – nerovnoměrné rozpínání a smršťování, pnutí a vznik prasklin, • Objemové změny závisí na schopností absorbovat světlo, vyjádřeno koeficientem teplotní roztažnosti • Mráz – rozpínání volně vázané vody o 9 % (obj.) – led trhá kámen, uvolňují se větší části PÓROVITOST • Vyjadřována nasákavostí – čím vyšší pórovitost, tím vyšší nasákavost • Hodnota naznačuje předpoklad rychlosti rozpadu materiálu KAPILARITA a vzlínavost • Kámen nasává vodu, která vzlíná vzhůru • Voda může rozpouštět a vyplavovat nebo transportovat nové látky dovnitř • Zasolování, růst plísní https://www.youtube.com/watch?v=aH59D3XRylo https://www.youtube.com/watch?v=aGlRDZo2_Eo • Opuka – vysoká nasákavost • Pískovec – vyšší nasákavost 0,2-10 hmot % • Vápenec – nízká nasákavost 0,38-1,57 hmot.% • Žula – velmi nízká nasákavost – 0,2-0,5 hmot.% EROZE • Mechanické vlivy • Tekoucí voda – např. déšť – stéká ve stružkách, vymývání • Vítr – abraze drobnými částečkami, které jsou foukány proti kameni SOLI ROZPUSTNÉ VE VODĚ • Zasolení je nejčastější příčina poškození • Soli mohou být v materiálu přímo, vznikají druhotně při zvětrávání, transportovány vodou skrze póry • Zdrojem i neodborný zásah • Povrchové výkvěty – pokud je rychlost odpařování z povrchu menší než přísun solí – barevná změna • Krystalizace pod povrchem – pokud je rychlost odpařování a přísun solí v rovnováze – poškození povrchových vrstev, některé soli jako hydráty (větší zvýšení tlaku) • Krusty – • nerozpustné vrstvy odlišného složení, uzavírají povrch kamene • působením HCl, Cox, Sox, Nox • vznik ovlivněn přítomností snadno napadnutelných látek (uhličitany) a pórovitostí • neporézní kameny bez uhličitanů jsou odolnější • mohou mít i ochranný charakter POLUTANTY a chemikálie • Prach a nečistoty • CO2 • Je-li přítomný ve vodě, zvyšuje rozpouštěcí účinek vody až 100⨯ • SOx, NOx, CO2, Cl− • V plynném skupenství tvoří s deštěm slabé roztoky kyselin → vznik více rozpustných solí → vymývání a následné snižování pevnos S (s) + O2 (g) → SO2 (g) 2SO2 (g) + O2 (g) → 2SO3 (g) SO3 (g) + O2 (g) → H2SO4 (aq) H2SO4 (aq) + CaCO3 (s) → CaSO4 (s) + CO2 (g) + H2O (l) • Krasové jevy • Kyseliny – HCl, CH3COOH, … • riziko především pro vápenaté (mramor, vápenec) • Princip stejný jako u kyselého deště BIOKOROZE • Mikroorganismy (bakterie a plísně) • Houby, řasy, lišejníky, mechy, vyšší rostliny – kořínky prorůstají a kámen se trhá; produkují chemické látky, např. kyseliny – rozrušení kamene • Živočichové (hmyz, ptáci,…) – vylučují chemicky aktivní látky – v měkčích kamenech vznikají chodbičky • Produkty rozkladu organismů – CO2, HN3, H2S, organické kyseliny – mohou leptat některé druhy kamene PŮSOBENÍ ČLOVĚKA • Průmysl – znečištění prostředí • Způsob těžby – vznik trhlin po použití trhavin, ručním či strojovým opracováním • Opracování – nerespektování přirozených vlastností (např. štěpnost, lom, soudržnost, tvrdost) • Nedbalost či neznalost zacházení • Vandalismus • Nevhodné konzervátorské zásahy • Koroze kombinovaných materiálů (kovy) PRŮZKUM • Interdisciplinarita • Historický – datace, styl/sloh, autor, provenience, historie předmětu samotného • Statický – bezpečnost památky, pracovníků, návštěvníků • Petrografický – rozlišení materiálů na základě optických vlastností – polarizační mikroskopie • Mikroskopická a prvková analýza – SEM-EDX, LIBS, XRF,… • Fyzikální vlastnosti – normované zkoušky ČSN ISO KONZERVACE ČIŠTĚNÍ • Zvyšuje estetickou hodnotu, zlepšuje penetraci • Silně poškozené předměty, lze před čištěním zpevnit, pokud není zpevnění možné, upřednostňuje se zachování znečištěného, ale nepoškozeného předmětu • Mechanické čistění – Za sucha – tvrdé kartáčky, pískování – dochází k odstranění zvětralých vrstev a mizí ostrost obrysů – Vodou – pískování proudem písku ve vodě; omytí vodou, vodní párou - riziko odtrhávání, odstraní i nečistoty z nepravidelného povrchu • Chemické čištění • povrchově aktivní látky (mýdla, detergenty) • Nelze použít většinu minerálních kyselin a silných zásad – rozpouštění, tvorba barevných skvrn • Čistící pasty – nepenetrují, pouze v místě – gelový nosič (karboxylmethylcelulóza) + látka s velkou adsorpční schopností (SiO2) + povrchově aktivní látka + účinná látka (komplexotvorná sloučenina) • Biologické čištění • Enzymatické • Bakteriemi • Laserové čištění https://www.youtube.com/watch?v=3rKC5djjLY4 https://www.youtube.com/watch?v=mBc79MsDqZM DESALINACE • Snaha o odstranění vodou rozpustných solí • Především pro exteriérové objekty • Předchozí průzkum – kolik objekt obsahuje solí a jakých, jak jsou rozloženy, jaké jsou kapilární vlastnosti objektu, jaké je narušení objektu, • Zřídka postačuje odstranit soli pouze z povrchu • Většinou uloženy v pórech • Desalinace Rozpuštění solí dokonalým prosycením vodou Soli difundují z pórů do vodní lázně Urychlení výměnou vodní lázně Objemné předměty – obklady (vata, piliny, plavená křída) – vzniklé roztoky jsou nasávány do obkladu, kde krystalují Je nezbytné sledovat průběh odsolování (ISE, důkazové reakce příslušných aniontů, titrace) • Nezbytná následná konzervace PETRIFIKACE (konsolidace, zpevňování) • Vždy až po desalinaci a vysušení!! • Lze zpevňovat povrchově i hlouběji ve hmotě • Hloubka penetrace závisí na vlastnostech kamene (porozitě), viskozitě konsolidantu, době provádění • Požadavky na prostředek – • stálý, chemicky inertní, odolný proti vlivům záření, O2, vlhkosti, kyselinám i zásadám, plísním a bakteriím • Dobré penetrační schopnosti a koeficient teplotní roztažnosti blízký kameni • Dostatečně tvrdý a pružný • Reversibilita – problematická – zůstává v pórech • Dlouhodobý účinek a jednoduchá aplikace • Neměl by • Ovlivňovat barvu • Vytvářet neprodyšnou vrstvu (krustu) • Obsahovat toxické složky • Při výběru zohlednit minulost i budoucnost předmětu • Nástřikem, ponorem, opakovaným nanášením na povrch, injekčně • Lze i za sníženého tlaku https://www.ncptt.nps.gov/blog/a-survey-of-stone-consolidation-methods/ https://www.nap.edu/read/514/chapter/21#294 KONSOLIDANTY • Polymery • Polymery na bázi esterů kyseliny akrylové a methakrylové • Polyesterové a epoxidové pryskyřice – nejlze odstranit • Organokřemičité sloučeniny • Vysoké povrchové napětí, nízká viskozita • Dobrá tepelná roztažnost a chemická stálost • Nemění vzhled kamene • Neuzavírají póry • Většinou vzniká SiO2 nebo gel [SiOx(OH)4−2x]n, který spojuje jednotlivá zrna • Lze je ředit rozpouštědly • Vodoodpudivost je zajišťována přídavkem alkoxysilanů • Dvousložkové, jednosložkové, hydrofilní, hydrofobní • Nelze odstranit • Anorganické konsolidanty – obecně uzavírají povrch, pouze nízká penetrace • Sycení vápennou vodou – roztok Ca(OH)2 • Sycení roztokem Ba(OH)2 a močovinou • Ba2+ a Sr2+ soli monoesterů H2SO4 • Vodní sklo – vodný roztok Na2SiO3 ! • Soli H2SiF6 ! • Organické konsolidanty – pouze na povrchu • Oleje a vosky – ochrana povrchu před vodou • Parafin, ceresin, včelí vosk, mikrokrystalické vosky • Vysýchavé olej ! LEPENÍ • Nejprve na sucho sestavit a vědět co kam patří • Lepidla • Polyesterová – reakční, většinou styrenová báze vytvrzená dibenzoylperoxidem, lepený spoj se vytvrzuje dlouho • Epoxidová – vícesložková, lepený spoj se vytvrzuje až hodiny • Disperzní – tuhnou vlivem vytěkání rozpouštědla, rozpustná ve vodě, tenký spoj, vytvrzení relativně rychlé, např. PVAc • Požadavky • Snadnost manipulace • Pevnost spoje a mechanická odolnost • Reversibilita • Odolnost vůči klimatickým podmínkám DOPLŇOVÁNÍ A TMELENÍ • Původním materiálem • Umělý kámen • Anorganické plnivo – např. drcený přírodní materiál • Pojivo – např. polymerní (epoxidové pryskyřice), organokřemičité sloučeniny • Plastifikátory – např. SiO2, MgO • Nejčastější je směs hydraulického vápna, písku a portlandského cementu, pojivem je voda nebo akrylátová disperze – k lepení i doplňování • Tvorba kopií a doplňků • Sádrová forma • Lukoprenová forma (silikonový kaučuk) • Biologické doplňování HYDROFOBIZACE • Znemožnění průniku vody do kamene 1) úplné uzavření pórů – vosky, méně časté 2) vytvoření povlaku na stěnách pórů, které voda nesmáčí • Nejčastěji silikony • Silikonové pryskyřice v organických rozpouštědlech • Částečně kondenzované silikony s hydrolyzovatelnými skupinami • Vodné roztoky methylsilanolátu sodného • Výhoda silikonů – povrch kamene je dostatečně propustný pro vodní páru a vzduch • Účinnost závisí na velikosti pórů • Vždy na předmět odsolený PREVENTIVNÍ KONZERVACE • Pravidelná kontrola stavu – alespoň po 2 letech • RH +/- 50 % • T do 18 °C • Expozice vůči světlu – bez omezení, omezené hodnoty u minerálů a polychromovaných předmětů – max 50 lx • Exteriér – zamezit kontaktu s vodou – přístřešky, zakrytí na zimu světlým, lehkým, nepromokavým obalem, propustným pro vodní páru – nesmí docházet ke kondenzaci vody https://www.youtube.com/watch?v=GsrKhGI9uow https://www.youtube.com/watch?v=hNuIo6O43Zo https://www.youtube.com/watch?v=xyhaEvNdwrQ https://www.youtube.com/watch?v=zWG6ZtKv8Ww https://www.youtube.com/watch?v=shdEOQZMLpc