Románcement egykor és most Egy majdnem elfeledett történeti építıanyag feltámasztása

Átírás

1 Manuscript of a paper published in Kı A Magyar Kıszövetség hivatalos lapja, Vol. 3, 2010, p Románcement egykor és most Egy majdnem elfeledett történeti építıanyag feltámasztása Dr. Pintér Farkas 1 Dr. Vidovszky István 2 1 Naturwissenschaftliches Labor, Bundesdenkmalamt, Wien 2 BME Építéskivitelezési Tanszék A románcementet bár egy idıszakban a leggyakrabban használt anyagok közé tartozott ma már szinte csak, mint történeti építıanyagot tartjuk számon, annak ellenére, hogy mőemlékeink helyreállításánál és karbantartásánál számos elınyös tulajdonsága miatt sok esetben célszerő lenne a használata. A nemzetközi ROCEM és ROCARE együttmőködések arra vállalkoztak, hogy feltámasszák és visszahozzák a mőemlékvédelem és építıipar piacára ezt a mára már csaknem elfeledett történeti hidraulikus kötıanyagot. A rómaiak, birodalmuk más területeihez hasonlóan, a hidraulikus habarcsnak számító opus caementicium-ot Pannónia különféle épületeinél is elıszeretettel használták, azonban ezt követıen, a középkori Magyarországon a mészhabarcsok használata - jelenlegi ismereteink szerint - szinte kizárólagosnak mondható (Bereczki - Reichard, 1970). A falazati és vakolati habarcsok készítésén túl, zsaluzat közé öntött mőkıszerő szerkezetek is kisebb-nagyobb mérető kövek egyszerő mészhabarcsba keverésével készültek. Hidraulikus tulajdonságú (víz alatt is kötı) anyagra lényegében, csak a víz közelségének állandóan kitett építmények (kikötık, gátak, csatornák, fürdık) esetében volt feltétlenül szükség. Ilyen a 19. századot megelızıen ritka kivételnek számító megoldásokkal találkozhatunk pl. a budai törökkori fürdık építésénél, ahol hidraulikus meszeket, illetve szintén hidraulikus tulajdonságokkal rendelkezı téglaporral kevert mészhabarcsokat is használtak. (Pintér et al, 2009) Nyugat-Európában a 18. század végén kezdıdött el a különféle cementféleségek kifejlesztése. Az 1750-es években Smeaton hidraulikus mészhabarccsal végzett kísérletei, majd 1796-ban Parker találmánya megteremtette az elméleti lehetıséget a nagyobb szilárdságú, gyorsabban kötı habarcsok használatához, és ezáltal a korábbiaknál gyorsabb munkavégzéshez. A fejlesztések sorát Aspdin 1824-es portlandcementje zárta, amely azonban csak az anyag zsugorodásig való égetésének bevezetése (1844) óta egyezik meg az azonos nevő mai cementfajtával. (Bereczki - Reichard, 1970). Az angliai James Parker 1796-ban szabadalmaztatta roman cement nevő termékét, amit bizonyos megjelenésbeli hasonlóságok alapján, az ókori Római Birodalomban használt hidraulikus tulajdonságokkal rendelkezı puccolános mészhabarcs, az ún. római cement (opus caementitium) után nevezett el. A magyar elnevezésbıl adódó etimológiai félreértések ellenére is szükségszerő az angolból átvett, magyarosított románcement nevet használnunk, hiszen pl. a német nyelvterületen használatos Romanzement kifejezés is ugyanígy az angolból átvett németesített terminus technicus, ami egyértelmően a 19. század ezen meghatározó cementtípusára utal. Az anyag egyedülállóságát jelzı elnevezés használata azért is fontos, mert, ahogy azt a késıbbiekben látni fogjuk, a románcementnek, az elnevezésen kívül, semmi köze sincsen a rómaiak puccolános mészhabarcsához. A 19. század elején a románcement kontinentális európai alkalmazásainak zöme az angol exportra támaszkodott. Nem sokkal késıbb (1802) azonban Franciaország is elkezdte saját románcementjeit Burgundia és Grenoble körzeteiben elıállítani, amelyek közül az utóbbi jelenleg is mőködik és termeli Vicat prompt elnevezéső natúr(román)cement kötıanyagát. Az 1850-es évektıl kezdıdıen a történeti románcementek legnagyobb termelıje az Osztrákmagyar Monarchia volt, ahol Kufstein, Salzburg, Beocsin, Lábatlan és Dél-Lengyelország számított a legfontosabb termelı központoknak (1. ábra). Bécs, Prága, Brünn, Budapest, Krakkó és Lemberg (Lviv) Gründerzeit-korabeli épületein a mai napig fellelhetık még az

2 eredeti románcementbıl készített homlokzati díszítı elemek, vakolatok (2. ábra). További felhasználási területek ismertek Dél-Németországban, Svájcban, Észak-Olaszországban, Erdélyben, illetve a tengeren túlról az Egyesült Államok keleti partvidékérıl, ahol a kezdeti idık angol import anyagáról szintén hamar átálltak a helyi nyersanyagokra támaszkodó termelésre. Magyarországon a 18. század végi, 19. század eleji társadalmi, kulturális, gazdasági fejlıdés és változások új kihívások elé állították a többi iparággal párhuzamosan erısödı építıipart is. A korszak felgyorsult városiasodással járó számos építkezése új technológiai megoldások alkalmazását és új anyagok használatát, valamint ehhez kapcsolódóan a magyarországi cementgyártás kialakulását is megával hozta. A hidraulikus habarcsok elterjedésének fontos lépcsıje az 1820-ban kiadott Ingenieurs- Direktiv amely ezen habarcsok alkalmazásának szabályait rögzíti. Az elsı jól ismert építkezés, amikor nagyobb mennyiségben jó minıségő hidraulikus tulajdonságú habarcsra, azaz cementhabarcsra volt szükség, az 1840-es években a Lánchíd pilléreinek építése volt. William T. Clark ekkor még Pétervárad mellıl, a késıbbi beocsini bánya helyérıl volt kénytelen a románcement égetésére szánt nyersanyagot hozatni, az építkezést ellátó égetıkemencéket pedig a helyszínen állították fel. Az ezt követı években egyre gyorsuló ütemben indult meg a hazai cementipar fejlıdése. Beocsinben és máshol is (Lábatlan, Óbudaújlak, Mogyoróska, stb.) elkezdıdött a Parker-féle cementfajta, azaz a románcement gyártása. A cementipar felfutása az 1860-as 70-es évekre tehetı, amikor is országszerte sorra épültek a cementgyáraink, a kezdeti idıszakban sokkal inkább román-, mint portlandcementet termelve. (Bereczki - Reichard, 1970) A románcementet, mint anyagot nem csak hidraulikus tulajdonságai miatt kedvelte meg az építıipar. Kimondottan elınyös volt falazásnál és bérházak díszített homlokzatainak készítésénél is, mert gyorsan lehetett vele homlokzati tagozatokat (párkányelemeket, ablakkeretezéseket, stb.) készíteni. (Déry, 2000) A románcement elterjedése elırelépést jelentett a homlokzati díszítıelemek elıregyártása terén is. A fém, gipsz és kerámia ornamensek mellett megjelentek a piacon az olcsó és gyorsan elkészíthetı, de ennek ellenére idıtálló és esztétikus románcement öntvények is. (Veigl, 2009). További érdekessége, hogy az 1800-as évek végén zajló hazai (pl. Pannonhalmi Bencés apátság Stornó-féle helyreállítása) és külföldi (pl. Bourges-i apátság, Franciaország) helyreállítások során is elıszeretettel alkalmazták restaurátori munkákhoz, kıkiegészítésekhez (3. ábra). A hazai és európai románcement termelés vége és a portlandcement ezzel együtt bekövetkezı óriási térhódítása az 1900-as évek elejére tehetı. A legtöbb cementgyár viszonylag gyorsan (5-10 év alatt) teljesen áttért a portlandcement gyártására. (Bereczki - Reichard, 1970). A váltás elsısorban a portlandcement bizonyos, elınyösebb gyártástechnológiai tulajdonságaiból (egyenletesebb minıség), illetve a homlokzati díszítéseket egyre inkább mellızı építészeti irányzatok megjelenésével magyarázható (Weber et al, 2007a). Mindezek következtében az 1920-as évek elejére a Monarchia területén a románcement termelés teljes egészében megszőnt. A románcement jellemzıit a következıkben lehet összefoglalni: alacsony hımérsékleten égetett, gyorsan kötı, mészmentes natúrcement, ahol a hangsúly legfıképpen a natúr vagy természetes jelzın van. A románcement nyersanyaga 30-45% agyag- és 55-70% mésztartalmú természetes kızet, a márga (4. ábra). Az égetés során a márgát megközelítıleg ökölnagyságú darabokban adagolták be az akkoriban használatos aknakemencékbe, majd fa- vagy ritkábban koksztüzeléssel égették folyamatos üzemben 5-7 órán keresztül. A kész klinkert válogatás után golyósmalmokban ırölték, majd zsákolták vagy hordókban szállították rendeltetési helyére. A között futó nemzetközi ROCEM együttmőködés (Weber et al, 2007a) keretében vizsgált számos történeti, illetve laboratóriumi körülmények között elıállított modern románcement minta értékelése során sikerült tisztázni az anyag viselkedését, tulajdonságait.

3 Az eredmények alapján nyilvánvalóvá vált, hogy a nyersanyag és a cementkészítési technológia, úgymint az elıkészítés, az égetés és az ırlés, együttesen hozzák létre a románcement egyedülálló és igen kedvezı tulajdonságait. Ezen tulajdonságok és tényezık röviden a következıképpen foglalhatók össze. A cementégetés, szemben a modern portlandcementek rotációs kemencében történı égetésével, statikus aknakemencében, viszonylag alacsony, de mindenképp a zsugorodási hımérséklet alatti ( C) hımérsékleten megy végbe. A kemencében és magában a nagymérető márgadarabokban kialakuló hımérsékleti gradiensek hatására a nyersanyag egyenetlenül ég ki, valamint a viszonylag alacsony hımérséklet hatására nem alakulnak ki a modern portlandcementekre jellemzı magas hımérsékleten létrejövı kálcium-szilikát és kálcium-aluminát fázisok sem (Weber et al, 2007b). Az inhomogenitást fokozza magának a nyersanyagnak a természetes ásványi, szöveti-szerkezeti változatossága is. Mindezek hatására egy átlagos románcement olyan inert, ill. hidraulikus tulajdonságokkal rendelkezı kristályos és amorf komponenseket tartalmaz, amelyek részben alul-, részben felül-, részben optimálisan égetettek és az adott hımérsékleti tartományoknak megfelelı fázisokat, zömében különbözı kálcium-szilikátokat és -aluminátokat (pl. C 2 S, C 2 AS, stb., 5. ábra) tartalmaznak (Weber et al, 2007a-b). A viszonylag alacsony CaCO 3 -tartalom és a lejátszódó reakciók hatására a CaO képzıdése minimális, a hidratáció során tehát nem keletkezik oltott mész, mint pl. a természetes hidraulikus meszeknél (NHL), ahol a hidraulikus komponensek mellett, mint légmész, ez a fázis is közrejátszik a kötésben. Ennek fontos szerepe van mind a végsı szilárdság elérésében, mind a szulfátkorrózióra (pl. gipszesedés) való kisebb érzékenység tekintetében. Az égetés mellett az ırlés módja is jelentısen befolyásolja a kötési tulajdonságokat. A portlandcementnél jóval durvább ırlés hatására a cementpor mindig tartalmaz egy durvaszemcsés, kb. 0,2-1mm-es, frakciót is. Ezek az ún. cementcsomók, amelyekben a korábban említett különbözı égetettségi fokú maradvány-klinkerfázisok jól vizsgálhatók, akár szabad szemmel is felfedezhetık a habarcsokban (6. ábra). Legfontosabb szerepük abban rejlik, hogy részleges vagy teljes hidratációjuk során nemcsak kötıanyagként mőködnek, hanem nagyobb szemcseméretők következtében, látens adalékanyagként is szerepet játszanak a habarcs végsı szilárdságának elérésében (Weber et al, 2007a). Az ilyen cementcsomók viszonylag gyakori elıfordulásával magyarázható az a megfigyelés is, miszerint a történelmi románcement habarcsokat, és ezen belül is fıleg az öntvényeket, meglepıen kevés homok és kavics felhasználásával készítették. A románcement másik jellegzetessége a gyors kötési idı. A vízzel való bekeverést követıen 3-10 percen belül meghúz, ami különösen alkalmassá teszi öntvények, húzott tagozatok gyors készítésére. A korai kötésért felelıs amorf kálcim-aluminát fázisok hidratációja különféle természetes adalékszerekkel, pl. citromsavval gátolható, így a cementpép hosszabb ideig bedolgozható marad. Bár a románcement gyorsan köt, végsı szilárdságát csak pár hónap után éri el, mindazonáltal ezen idı alatt jelentıs zsugorodással, repedésképzıdéssel nem kell számolni, ami részben szintén a cementcsomók feszültségelnyelı-képességének köszönhetı (Weber et al, 2007a). További különlegessége a románcementnek, amint az a vizsgálatok során kiderült, hogy a legnagyobb nyomószilárdsági értékekkel jellemzett történeti habarcsok porozitása volt a legmagasabb. Ezt az ellentmondásnak tőnı megállapítást a kötıanyag mikroszerkezetének vizsgálatával sikerült tisztázni. A hidratált kötıanyag, a normál portlandcementtıl eltérıen, porózusabb, pórusmérettartománya is a kapilláris pórusok közé esik, a kálcium-szilikát- és kálcium-aluminiát-hidrát mátrix pedig kártyavárszerő szerkezetet alkot (7. ábra), ami az anyag már említett nagy szilárdságát adja. A nagyobb porozitás és a kapilláris pórusok megléte a portlandcementnél némileg nagyobb vízfelvételt, de ezzel párhuzamosan jóval nagyobb páradiffúziót is eredményez. Európa számos nagyvárosában közismert tény, hogy a románcement homlokzati elemek, díszek, vakolatok több mint 100 év elteltével is gyakran sok réteg festék vagy modern

4 vakolatrendszerek alatt is kiváló állapotnak örvendenek (8. ábra). Mindez az anyag kitőnı tulajdonságait bizonyítja. Kellemes halvány-terrakotta, bézs árnyalatú színe lehetıvé teszi, hogy festés vagy egyéb felületkezelés nélkül is felhasználható legyen, de adott esetben különféle festékrendszerekkel is kezelhetı a felülete. A készítési technológia egy másik pozitív hozadéka, hogy az egykori Monarchia területén gyártott románcementek, ellentétben a portlandcementtel, szulfát- és alkáliamentesnek mondhatók, így ezen történeti románcementek esetében is igen ritkán találunk komolyabb olyan (alkáli)szulfát korrózióra utaló nyomokat, amelyek nagyon sok portlandcementalapanyagú mőtárgy vagy gipszes öntvény esetében okoztak és okoznak ma is komoly problémákat. A ROCEM folytatásaként 2009-ben elindult ROCARE projekt ( célja, hogy a románcementet, mint autentikus és számos kitőnı tulajdonsággal bíró történeti építıanyagot újra életre keltse (9. ábra), illetve a kırestaurálásban és mőemlékvédelemben mindenki számára elérhetıvé tegye. Ezáltal lehetıség nyílna arra, hogy megfelelıen alkalmazva (10. ábra), kiválthatóak legyenek az adott környezetbe nem illı, esetenként akár költségesebb építıanyagok. A románcement nem csak a fent említett tulajdonságai és autentikus volta miatt tartogat potenciális lehetıségeket. Közismert tény, hogy a világ cementgyárai felelısek az éves földi CO 2 -kibocsátás megközelítıleg 5%-áért. Habár a hatalmas energiabevitellel készített portlandcementeknek a mai modern építıiparban betöltött szerepe cáfolhatatlan, a mőemlékvédelemben játszott szerepük szerencsére egyre kisebb, káros mellékhatásaik pedig mindenki számára közismertek. A románcement, mint alacsony energiájú cement, elıállítása, nemcsak a környezet számára kedvezıbb, de az alacsonyabb gyártási költségek a termék kereskedelmi árára is mindenképp pozitív hatással lesznek. A ROCARE célja azonban nemcsak a románcement kereskedelmi forgalomba hozatala, hanem az anyag lehetı legmélyrehatóbb megismertetése és népszerősítése minden, a mőemlékvédelemben és kıkonzerválásban tevékenykedı és érdekelt szakemberrel. Ennek szeretnénk teret adni 2011 elsı félévében egy budapesten megrendezésre kerülı interaktív workshoppal és anyagbemutatóval. Irodalom: Bereczki E. - Reichard E. (1970): A magyar cementipar története. Budapest, Szilikátipari Kutató és Tervezı Intézet, Cement és Mészmővek, 151p Déri Attila (2000): Történeti Anyagtan. Budapest, Terc, 215p Lepel A. (2003): Ipari épületek, ipari területek változása Budapesten. In: Magyar Építıipar, 53(11-12), Pintér F., Lászay J., Bajnóczi B., Tóth. M., & Johannes W. (2009): Törökkori hidraulikus vakolatok és habarcsok a budapesti Császár-fürdıbıl. In: Archeometriai Mőhely (1) Veigl, Christina (2009): Ornamente für die Ewigkeit, Romanzement und andere Baustoffe aus der Traumfabrik der Gründerzeit. In: Wiener Geschichtsblätter 64(3), J. Weber, N. Mayr, K. Bayer, D. Hughes, R. Kozlowski, M. Stillhammerova, D. Ullrich, & R. Vyskocilova (2007a): Roman Cement Mortars in Europe s Architectural Heritage of the 19 th Century Journal of ASTM International, Vol. 4(8), 15p

5 J. Weber, N. Gadermayr, R. Kozłowski, D. Mucha, D. Hughes, D. Jaglin, W. Schwarz (2007b): Microstructure and mineral composition of Roman cements produced at defined calcination conditions Materials Characterization 58, Képfeliratok: 1. ábra: A történeti románcementek fı termelı és felhasználó központjai (szerzık: N. Gadermayr, J. Weber) 2. ábra: Jellegzetes románcement homlokzati elemek felülettisztítás után (kép: C. Gurtner) 3. ábra: A bourges-i katedrálisnak a 19. század végén románcementtel restaurált részlete (kép: E. Marie-Victoire) 4. ábra: A lilienfeldi (Alsó-Ausztria) történeti románcement márgabánya (kép: K. Stingl) 5. ábra: Optimálisan égetett cementcsomók (középen) egy budapesti vakolatmintában (SEM-BSE felvétel) 6. ábra: Románcement jellegzetes szöveti képe vöröses-barna cementcsomókkal (kép: J. Weber) 7. ábra: Románcement-hidrátmátrix kártyavár szerkezete (SEM-SE felvétel) (kép: J. Weber) 8. ábra: Késıbbi portlandcement vakolat alatt jó állapotban lévı eredeti románcement mőkı-kváder (Budapest, VI. ker.) 9. ábra: A ROCARE projekt kismérető tesztkemencéje 2-4 tonna kisérleti románcementklinker égetésére alkalmas (kép: K. Stingl) 10. ábra: A krakkói Kereskedelmi Akadémia 2006-ban románcementtel restaurált fıhomlokzata (kép: R. Kozlowski)

6

7

8

9

10