Műemléki kőzetek diagnosztikája

Műemléki kőzetek diagnosztikája Török Ákos torokakos@mail.bme.hu

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

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

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.

Műemléki kőanyagok diagnosztikája Török és Přikryl 2010

Műemléki kőzetanyag diagnosztikája KÓRELŐZMÉNY költség DIAGNÓZIS I d ő TERÁPIA

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.)

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

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!

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)

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

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!

Miért pusztul a műemléki kőanyag? Emberi tevékenység hatása Természetes folyamatok

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

Természetes folyamatok Mállás Geológiai katasztrófák -árvíz - földrengés -lejtőmozgások

Kőzetmállás

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

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

Kémiai mállás kőzetek oldódása (karsztosodás) agyagásványok képződése

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

Kőzetfelhasználás hazai története Török Ákos torokakos@mail.bme.hu

Tartalom Építészeti felhasználás története Kőbányászat Példák a felhasználásra

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

Magyarország felszín alatti geológiája Haas 1998 nyomán

Magyarország felszíni geológiája Vulkáni Üledékes Mélységi

Üledékes kőzetek

Mészkövek tömött forrásvízi Ooidos durva durva

Tömött mészkő, Tardos Júra Nem porózus (0.1-0.7 %) Tömött (2460 kg/m3) UCS (35-167 MPa)

Siklósi tömött mészkövek Siklósi sárga, siklósi zöld

Porózus (durva) mészkövek jellemzői Harmadidőszaki Változatos kőzettípusok Porózus (-40 %) Kis testsűrűség (1600-2300 kg/m3) Kis szilárdság (3-30 MPa)

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

Ooidos mészkő, Sóskút

Forrásvízi mészkő, Süttő Pleisztocén Porózus (3-11 %) Nehéz (2250 kg/m3) Nyomószil (22-100 MPa)

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

Magmás kőzetek

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

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

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

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

Eger, Vár, riodácittufa

Kőzetek a világban és Mo. Kőzetek Kr.e. 3600-tól Mo. római kortól Hazánkban elsősorban mészkő, kevesebb homokkő és vulkáni tufák, vagy vulkanitok Kőbányászat hasonló módszerek Mo. relatíve kevés kőből épült műemlék

Mállási formák Török Ákos torokakos@mail.bme.hu

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

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

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

Mechanikai mállási formák együttese Török Á.: Kőzetmállás

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

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

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

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

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

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

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

Esőnek kitett és védett felület Török Á.: Kőzetmállás

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

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

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

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

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

Műemléki kőzetek helyszíni és laboratóriumi diagnosztikája Török Ákos torokakos@mail.bme.hu Török Á.: Kőzetmállás

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

Schmidt kalapács, helyszíni mérés Török Á.: Kőzetmállás

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 1 5 1 6 17 Schmidt kalapács fehér kéreg/alapkőzet Host rock/white crust 30 Schmidt hammer rebound 25 20 15 10 5 Host rock White crust 0 Measurements Török Á.: Kőzetmállás

Duroskop Török Á.: Kőzetmállás

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Duroskop, fekete mállási kéreg Host rock/black laminar crust 30 Duroscope rebound 25 20 15 10 5 Host rock Black crust 0 Measurements Török Á.: Kőzetmállás

Pipás vízbeszívás Török Á.: Kőzetmállás

Labor vizsgálatok

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

Szöveti elemzés, vékonycsiszolat Török Á.: Kőzetmállás

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

Ultrahang terjedési sebesség Török Á.: Kőzetmállás

Szilárdsági vizsgálatok 1. Egyirányú nyomó 2x1-es próbatest Nyomószilárdság σ=f/a (MPa), pl. durva mészkő 2-15 MPa, tömött mészkő 50-100 MPa, magmás kőzetek 120-200 MPa Rugalmassági modulus E= σ b - σ a /ε b - ε a (GPa) Török Á.: Kőzetmállás

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

Kapilláris vízszint emelkedés Török Á.: Kőzetmállás

Csúszási ellenállás (SRT) Török Á.: Kőzetmállás

Ásványtani elemzés, Rtg diffrakció Török Á.: Kőzetmállás