Műemléki kőzetek diagnosztikája

Átírás

1 Műemléki kőzetek diagnosztikája Török Ákos

2 Tárgy adatai Előadók: Török Ákos, Kopecskó Katalin, Gálos Miklós Követelmények: -1 ZH - 1 diagnosztikai feladat Segédanyagok: Könyv, cikkek, órai előadások anyaga

3 TARTALOM MŰEMLÉKEK VÉDELME ALAPELVEK DIAGNOSZTIKA LÉPÉSEI MIÉRT PUSZTULNAK A KŐANYAGOK? MÁLLÁS FOGALMA

4 Műemlékek védelme A műemlékek helyszíni vizsgálatakor, feltárásakor és restaurálásakor,velencei Charta (1964) alapelveinek figyelembe vételével kell eljárni. A műemlékek megőrzése és konzerválása a cél! Minden vizsgálatot és beavatkozást a lehető legkisebb a műemléket legkevésbé károsító mértékben kell elvégezni és minden egyes fázist dokumentálni szükséges.

5 Műemléki kőanyagok diagnosztikája Török és Přikryl 2010

6 Műemléki kőzetanyag diagnosztikája KÓRELŐZMÉNY költség DIAGNÓZIS I d ő TERÁPIA

7 Előzmények Műemlék azonosítás: tulajdonos, méretek, bejutás, engedélyek, stb. Helyszín Történet (levéltár, helyi szakemberek ) 1) Építések, átépítések 2) Kőzetanyag származása Korábbi funkciók és hasznosítás Környezeti tényezők (meteorológia, légszennyezettség, talajvíz stb.)

8 Helyszíni elemzések Diagnózis Laborvizsgálatok (anyag tulajdonságok) Kőzetelemek, statikai számítások, modellezés Kőanyag hosszú távú viselkedése (időállósági kísérletek) A kezelőszerek hatékonyságának elemzése Kis méretű helyszíni vizsgálati felületek kialakítása Monitoring

9 Terápia-szabályok Az eredeti kőzetanyag megtartása (ameddig lehetséges) Ha lehet, visszafordítható módszerek alkalmazása Mindig megvizsgálni a módszert/kezelőszert az adott kőzeten (labor/helyszín) sohase bízz meg vakon a bevált receptekben, használati utasításokban! Az idő tényező fontossága!! (100 évet nem lehet modellezni!) Sohase alkalmazz vegyes tulajdonságú kőzeteket!

10 Diagnózis, helyszíni mérések Műemlék rajza/térképe (papír/digitális) Falszakaszok térképe Kőzettípusok leírása, jellemzése Mállási formák leírása, kategorizálása Kőzettípus elterjedési térképek (falszakaszok) Kőzetmállás formák elterjedési térképe Mállottsági kategóriák felállítása (a károsodás mértékének meghatározása)

11 Kőzet károsodási diagnosztika célja Végső cél Károsodási formák térképe Beavatkozást igénylő részek meghatározása Labor/helyszíni vizsg. Kőzetek és technológiák Beavatkozási módszerek térképe

12 Mikor kell a kőzet károsodási (KK) elemzés? KK-1: restaurálás előtt Restaurálás elvégzése A restaurálási módszerek dokumentációja KK-2: restaurálás után A restaurálás hatékonyságának igazolása!

13 Miért pusztul a műemléki kőanyag? Emberi tevékenység hatása Természetes folyamatok

14 Emberi tevékenység hatása Légszennyezettség Sók (téli útsózás) Klíma változás Mérnöki beavatkozások Vandalizmus (letörés, vésés, graffiti, tűz)

15 Természetes folyamatok Mállás Geológiai katasztrófák -árvíz - földrengés -lejtőmozgások

16 Kőzetmállás

17 Mállás meghatározása Definíció: Olyan természetes folyamat, amely során a kőzetek természetes folyamatok hatására pusztulnak Folyamat kiváltó oka alapján: o Fizikai o Biológiai o Kémiai

18 Fizikai mállás T változás: fagy >9% térfogat növekedés -22 C: 220MPa sókristályosodás

19 Kémiai mállás kőzetek oldódása (karsztosodás) agyagásványok képződése

20 Biológiai mállás gyökerek feszítő ereje: 10 cm, 1 m, 30-50t gyökérsavak: oldó hatása

21 Kőzetfelhasználás hazai története Török Ákos

22 Tartalom Építészeti felhasználás története Kőbányászat Példák a felhasználásra

23 Hazai kőfelhasználás története Római kor (helyi üledékes) széles alkalmazás (utak, épületek) Hosszú szünet nincs kőépítmény Román kortól újra (erőd templomok) Reneszánsz (paloták) Török idők (fürdők, középületek) Török uralom után változatos kőanyag

24 Magyarország felszín alatti geológiája Haas 1998 nyomán

25 Magyarország felszíni geológiája Vulkáni Üledékes Mélységi

26 Üledékes kőzetek

27 Mészkövek tömött forrásvízi Ooidos durva durva

28 Tömött mészkő, Tardos Júra Nem porózus ( %) Tömött (2460 kg/m3) UCS ( MPa)

29 Siklósi tömött mészkövek Siklósi sárga, siklósi zöld

30 Porózus (durva) mészkövek jellemzői Harmadidőszaki Változatos kőzettípusok Porózus (-40 %) Kis testsűrűség ( kg/m3) Kis szilárdság (3-30 MPa)

31 Porózus mészkő műemlékek Mo-on Ják templom (román kor) Zsámbék templom (román kor) Országház Mátyás-templom Citadella Budapesti Operaház + Bécs (Opera, Szt. István templom)

32 Ooidos mészkő, Sóskút

33 Forrásvízi mészkő, Süttő Pleisztocén Porózus (3-11 %) Nehéz (2250 kg/m3) Nyomószil ( MPa)

34 Homokkő Perm korú vörös (Balaton-felvidék) Oligocén korú barnás (Budapest és környéke)

35 Magmás kőzetek

36 Magmás kőzetek Tömeges felhasználás vulkanikus kőzetek (bazalt, andezit és riolit, valamint ezek tufái) Mélységi magmás kőzet korlátozott hazai előfordulás (pl. gránit)

37 Bazalt/Bazalttufa Balaton-felvidék Szigligeti vár, Somló vára Badacsonyörs

38 Andezit/Andezittufa Visegrádi-hegység Börzsöny Mátra Cserhát Épületek: Visegrádi-vár, Visegrád királyi palota, Szanda vára

39 Riolittufa/Dácittufa Eger és környéke (Vár, Minaret) Sárospatak (Vár)

40 Eger, Vár, riodácittufa

41 Kőzetek a világban és Mo. Kőzetek Kr.e tól Mo. római kortól Hazánkban elsősorban mészkő, kevesebb homokkő és vulkáni tufák, vagy vulkanitok Kőbányászat hasonló módszerek Mo. relatíve kevés kőből épült műemlék

42 Mállási formák Török Ákos

43 Mállás kutatás hazai története Tudományos szempontból Fizikai Kémiai Biológiai Gyakorlati szempontból Légköri befolyások Hőmérsékleti különbségek Füstgázok Szerves élet Sók Török Á.: Kőzetmállás

44 Tönkremeneteli formák osztályozása Mechanikai mállás Oldódás Elváltozás/leülepedés Biológiai mállás Emberi beavatkozás Török Á.: Kőzetmállás

45 Mechanikai mállási formák Felhólyagosodás Fellevelesedés Felpikkelyeződés Mállási kéreg képződése/leválása Szemcsekipergés Kiüregesedés Török Á.: Kőzetmállás

46 Mechanikai mállási formák együttese Török Á.: Kőzetmállás

47 Oldódás Felületi oldódás (szelektív) Kiüregesedés Török Á.: Kőzetmállás

48 Elváltozás/Leülepedés Sókivirágzás (felületi, felszín alatti) Mállási kéreg kialakulása (fekete, világos) Porkéreg Török Á.: Kőzetmállás

49 Fekete sík kéreg Vékony, fekete kéreg, felülettel párhuzamos, védett falszakaszok, légszennyezett terület Török Á.: Kőzetmállás

50 Fekete gömbös kéreg Vastag, gömbös kéreg, védett, de nedves falakon, légszennyezett területek Török Á.: Kőzetmállás

51 Porkéreg Változó vastagságú, száraz, védett részeken, ahol az ülepedő por koncentráció magas Török Á.: Kőzetmállás

52 Fehér mállási kéreg Fehér mállási kéreg, változó vastagságú Török Á.: Kőzetmállás

53 Mállási kérgek hazai mészköveken Felületi elváltozás és kéregképződés fehér fekete Török Á.: Kőzetmállás Török 2002

54 Esőnek kitett és védett felület Török Á.: Kőzetmállás

55 Biológiai elváltozások Növényzet (pl. zuzmó/alga) Állatvilág (fészek) Török Á.: Kőzetmállás

56 Emberi hatások Graffitik, festékek Vandalizmus okozta törés/repedés Kőzetfelület érintése (zsírok) Török Á.: Kőzetmállás

57 Kivitelezés és utólagos hibák Háborúk Épületek, kőszerkezetek sűllyedése Nem megfelelő kőzetelheyzezés Utólagos hatások (pl. víz) Török Á.: Kőzetmállás

58 Kőfelületek helyszíni diagnosztikája Kőkiosztás rajz elkészítése Kőzettípusok azonosítása Kőzettípusok térképi ábrázolása Mállási formák azonosítása Mállási formák térképi ábrázolása Török Á.: Kőzetmállás

59 Kőkiosztás és mállási jelenségek Szabadság-híd pillér, mállási térképe Szabadság-híd Török Á.: Kőzetmállás

60 Műemléki kőzetek helyszíni és laboratóriumi diagnosztikája Török Ákos Török Á.: Kőzetmállás

61 Kőzetdiagnosztikai módszerek Helyszíni vizsgálatok - roncsolásmentes (pl. Schmidt k.) - roncsolásos (fúrás) Laborvizsgálatok -kőzettani elemző (mikroszkóp) - roncsolásmentes fizikai (UH) - roncsolásos fizikai (pl. szilárdság) - ásványtani (röntgen diffrakció, termoanalitika, stb.) - kémiai (XRF, ion kromatográfia, stb.) Török Á.: Kőzetmállás

62 Schmidt kalapács, helyszíni mérés Török Á.: Kőzetmállás

63 Schmidt kalapács fehér kéreg/alapkőzet Host rock/white crust 30 Schmidt hammer rebound Host rock White crust 0 Measurements Török Á.: Kőzetmállás

64 Duroskop Török Á.: Kőzetmállás

65 Duroskop, fekete mállási kéreg Host rock/black laminar crust 30 Duroscope rebound Host rock Black crust 0 Measurements Török Á.: Kőzetmállás

66 Pipás vízbeszívás Török Á.: Kőzetmállás

67 Labor vizsgálatok

68 Laboratóriumi vizsgálatok Kőzettani vizsgálatok Tömeggel kapcsolatos vizsgálatok Vízzel kapcsolatos vizsgálatok Szilárdsággal kapcsolatos vizsgálatok Zúzottkő vizsgálatok Időállósági vizsgálatok Különleges vizsgálatok Török Á.: Kőzetmállás

69 Szöveti elemzés, vékonycsiszolat Török Á.: Kőzetmállás

70 Tömeggel kapcsolatos vizsgálatok Vizsgálati állapotok légszáraz vízzel telített kiszárított fagyasztott anyagsűrűség, testsűrűség, halmazsűrűség víztartalom Török Á.: Kőzetmállás

71 Ultrahang terjedési sebesség Török Á.: Kőzetmállás

72 Szilárdsági vizsgálatok 1. Egyirányú nyomó 2x1-es próbatest Nyomószilárdság σ=f/a (MPa), pl. durva mészkő 2-15 MPa, tömött mészkő MPa, magmás kőzetek MPa Rugalmassági modulus E= σ b - σ a /ε b - ε a (GPa) Török Á.: Kőzetmállás

73 Szilárdsági vizsgálatok 2 2. Közvetett húzó (brazil) 1x1-es próbatestet, palást él mentén nyomás 3. Triaxiális vizsgálat próbatestet hengerbe helyezik tengely irányú mechanikus terhelés dugattyúval palástra hidraulikus nyomás Török Á.: Kőzetmállás

74 Kapilláris vízszint emelkedés Török Á.: Kőzetmállás

75 Csúszási ellenállás (SRT) Török Á.: Kőzetmállás

76 Ásványtani elemzés, Rtg diffrakció Török Á.: Kőzetmállás