Műemléki kőanyagok archeometriája Évezredek óta használt anyagok eszközök, művészi alkotások és építkezés céljára. Feladat: technológia megértése, az anyag eredete, a felületi elváltozások vizsgálata.
A jó építőkő megfelelő szilárdság nem nagy sűrűség: porozitás nem repedezett jól faragható esztétikus megjelenés
Építéshez használt fő kőzetek 1) Gránit / egyéb magmatit: nagyon kemény, nem porózus 2) Mészkő, homokkő: puha, elég porózus, könnyen alakítható 3) Márvány: tömött, mészkőnél, homokkőnél szilárdabb, de könnyen alakítható 4) Pala: vízszintes burkolathoz 5) Édesvizi mészkő: puha, igen porózus, jól faragható. 6) Vulkáni tufa: porózus, puha, jól faragható.
Tömött Mészkövek Travertino Durva mészkő Durva mészkő
Tömött mészkő, Tardos Jura, szilárd Nem porózus (0.1-0.7 %) Nagy sűr. (2460 kg/m3) Egyir. nyomó sz. (35-167 MPa)
Durva mészkő Miocén, puha Porózus (21-31 %) Könnyű (1650 kg/m3) Egyir. nyomó sz. (4-11 MPa)
Travertin Pleisztocén, szívós Porózus (3-11 %) Nagy térf. sűr. (2250 kg/m3) Egyir. nyomó szil. (22-52 MPa)
Hárshegyi Homokkő
Savanyú piroklasztikumok, Eger Riodácittufa, szemcsekipegés Dácittufa, kőcsere
Mállás A mállás a litoszférában egyensúlyban volt kőzetek válasza azon hatásokra, melyek az atmoszférával, hidroszférával, vagy talán meg inkább a bioszférával való felszíni, felszín közeli kapcsolatból erednek. Reiche, 1950 A mállás az ásványok szétaprózódása és bontódása a földfelszín közelében olyan alkotókra, melyek jobb egyensúlyt tartanak az új környezettel. Ollier, 1984
Reális mállási folyamatok Fizikai mállás (aprózódás): növeli a fajlagos felületet a kémiai mállás (oldódás) sebessége függ a felület méretétől a fizikai mállás elősegíti a kémiai mállás hatékonyságát
Fajlagos felület
Időállóság Milyen hosszú időtartamra alkalmazható a beépített kőanyag? Függ a klimatikus viszonyoktól, légszennyezéstől, kitettségtől Kleopátra obeliszkje
Durva mészkő felhasználása Carnutum, Pannonia központja
Néhány mállási folyamat sebessége Folyamat Kőzettípus / Lelőhely Sebesség (mm / év) Oldódás Mészkő, 0.08 Yorkshire Oldódás Mészmárga, 0.05 Dorset Vegyes Mészkő, Aldabra Atoll 0.09 2.27 Mohásodás Homokkő, South Africa 0.1
Mészkő mállása városi környezetben H 2 O CO 2 H 2 CO 3 H + CO 3 - CaCO 3 H 2 CO 3 Ca 2+ HCO 3 - SO 2
Veszélyeztetett kőzettípusok: mészkő (különösen a pórusos) homokkő karbonát cementtel
Műemléki kőanyag mállás vizsgálati sorrend in situ állapotvizsgálat Műemlék térképezés Mérések Mintavétel laborvizsgálatok ásványtani, kémiai, kőzetfizikai... vizsgálatok mállási modellvizsgálatok Kültéri vizsgálatok, Klímakamra
kőzettípusok Műemlék térképezés kőzettípusok szerint
S. Maria d. Maggiore (Róma), V. Pius pápa síremléke
Mállási formák: 4-szintű osztályozás 1. szint: mállási forma csoport (pl. elszíneződés) 2. szint: fő mállási formák (pl. kéregképződés) 3. szint: egyedi mállási formák (pl. sötétszínű, összefüggő kéreg) 4. szint: a mállási forma megjelenésének foka (1 - n fokozat)
Mállási formák: 1. A kőzetanyag elvesztése Teljes felszínű pusztulás: a kőzetanyag az eredeti felszínnel párhuzamosan mállik a teljes felületen Felületi egyenetlenség (relief) kialakulása: a kőzetfelszín morfológiájának változása részleges-, vagy szelektív mállás eredményeként Kitörés: nagyobb kőzetdarabok kitörése és kihullása
2. Elszíneződés / felhalmozódás Elszíneződés, kifakulás: a kőzet eredeti színének megváltozása oxidáció, vagy kémiai mállás hatására Koszolódás: szennyeződés halmozódik fel a kőzetfelszínen Sókiválás: sókristályok gyengén kötődő felhalmozódása a kőzetfelszínen Kéregképződés: erősen kötődő felhalmozódás a kőzetfelszínen Élőlények (mikroorganizmusok, vagy magasabbrendű növények) megtelepedése a kőzetfelszínen Koszolódás - kéregképződés: átmeneti mállási forma Sókiválás kéregképződés: átmeneti mállási forma Élőlények megtelepedése - kéregképződés: átmeneti mállási forma
3. Elkülönülés Szemcsék kipergése: egyes szemcsék, vagy kisebb halmazok kipergése a felületről Kihullás: nagyobb, szabálytalan alakú kőzetdarabok kihullása a felületről Pikkelyesedés: kisebb lemezes kérgek elválása a kőzetfelülettel párhuzamosan Leveles leválás: nagyobb, lemezes darabok elválása a kőzetfelülettel párhuzamosan, de nem a kőzetszövetből eredően Lemezes leválás: nagyobb, lemezes darabok elválása a kőzetszövetből eredő irányítottsággal párhuzamosan Kéregleválás a kőzetanyaggal együtt: elszíneződött kéreg leválása, melyhez a kőzetanyag is hozzátapad
Repedések, deformáció Repedések: önálló repedések, vagy repedéshálózatok természetes, vagy mesterséges hatásra Deformáció: hajlítás, kitüremledés, behorpadás képlékeny deformáció hatására, főleg keskeny kőzetlemezeken
Mindszenti kálvária
teljes felszínű pusztulás, szemcsék kipergése, leveles leválás koszolódás, kéregképződés, leveles leválás
pikkelyesedés, relief, leveles leválás teljes felszínű pusztulás, kitörés, kéregleválás
élőlények, koszolódás, relief élőlények, koszolódás, relief, kitörés
Műemlék térképezése mállási formák szerint
A kőzetanyag elveszése Mállási formák teljes felszínen relief kitörés
Mállási formák szemcsék kipergése kihullás leveles leválás Elkülönülés kéregleválás kőzetanyaggal együtt átmenetek
Elszíneződés repedések / deformáció
Integrált mállottsági állapot
Kivirágzások: sörtés pelyhes, bolyhos porszerű
Mállási kéreg szerkezete 1. külső kéreg 2. eredeti felszín 3. belső kéreg 4. mállott zóna 5. átmeneti zóna 6. ép kőzet 7. szilárdsági profil