Műemléki kőkiegészítő habarcsok és a hazai, miocén korú. PhD értekezés. Szemerey- Kiss Balázs. okl. kőszobrász restaurátor

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar

Műemléki kőkiegészítő habarcsok és a hazai, miocén korú durva mészkövek kompatibilitási feltételei

PhD értekezés Szemerey-‐Kiss Balázs okl. kőszobrász restaurátor okl. műemlékvédelmi szakértő Tudományos vezető: Dr. Török Ákos MTA doktora egyetemi docens Budapest, 2013

Szemerey-Kiss Balázs


Tartalomjegyzék Rövidítések

6

Összefoglalás

7

Abstract

8

1. Bevezetés, célkitűzések

9

2. Kőkiegészítés lehetőségei

11

2.1. Betétezés

11

2.2. Kőkiegészítő habarcsok

13

2.3. Kőkiegészítő habarcsok típusai

2.4. Kőkiegészítő habarcsokkal szemben támasztott követelmények

16

21

2.5. Kőkiegészítő habarcsok és műemléki kőanyagok inkompatibilitása 23 3. A vizsgált kőkiegészítők gyártók által közzétett adatai

26

4. Vizsgált anyagok

27

5. Vizsgálati módszerek

28

5.1. Próbatestek kialakítása

30

31

Polarizációs mikroszkópi vizsgálatok

31

32

32

5.2. Ásványtani és szöveti vizsgálatok

5.2.1.

5.2.2. Röntgendiffraktometria (XRD) 5.3. Fizikai vizsgálatok

5.3.1. Nyílt porozitás, testsűrűség, anyagsűrűség, és szemeloszlás 32 5.3.2.

Kapilláris vízfelvétel

5.3.3. Látszólagos porozitás és póruseloszlás

34

5.3.4. Ultrahang terjedési sebesség

35

5.3.5. Egyirányú nyomószilárdság

36

5.3.6. Hajlító-‐ húzószilárdság

38

38

5.3.7. Tapadószilárdság és tiszta húzószilárdság 5.4 Időállósági vizsgálatok

40

40

5.4.1. Fagyállóság

5.4.2. Sókristályosodással szembeni ellenállás

41

5.4.3. Hőtágulás

41

5.5. Szerves kémiai vizsgálatok

33

42 2



6. Vizsgálati eredmények

6.1 Próbatestek szöveti-‐ásványtani jellemzői

43

43

6.1.1 Makroszkópos leírás

43

6.1.2 Polarizációs mikroszkópi vizsgálatok

44

6.1.3 Ásványos összetétel (XRD)

46

6.2. Fizikai vizsgálatok eredménye

47

6.2.1. Porozitás, testsűrűség, anyagsűrűség, tömörség és szemeloszlás

47

6.2.2. Kapilláris vízfelvétel

49

6.2.3. Póruseloszlás

50


51


52


54

6.2.7. Tapadó-‐ és tiszta húzószilárdság

55

6.3.

57

Időtállósági vizsgálatok

6.3.1 Fagyállóság

57

6.3.2 Sókristályosodással szembeni ellenállás

58

6.3.3 Hőtágulás

61

62

6.4

Szerves kémiai vizsgálatok eredménye

7. Következtetések

63

7.1. Testsűrűség, porozitás és vízfelvétel változása

63

7.2. A póruseloszlás változása

66

7.3. Ultrahang terjedési sebesség változása

68

7.4. Szilárdságváltozás: nyomó – hajlító – tapadó – húzó

71

7.5. Időállóság

76

7.6. Az időállóságot jellemző, új index

76

8. Összefoglalás

80

8.1 Új tudományos eredmények

81

8.2 Az eredmények hasznosítása

85

8.3 Jövőbeni kutatási lehetőségek

85

9. Hivatkozások

86

9.1 Hivatkozott irodalmak

86

9.2 Hivatkozott jelentések és eredmények

93

9.3 Hivatkozott szabványok

94

9.4 Az értekezés témakörében írt publikációk

95

3



9.5 További publikációk

97

10. Köszönetnyilvánítás

98

11. Fogalomjegyzék

99

Függelékek

102 103

I.

Függelék: fényképek jegyzéke

Nyilatkozat

Melléklet

104

.

4



Az értekezést Krisztiáni Sándor szobrászművész, kőszobrász-‐restaurátor, egykori évfolyamtársamnak ajánlom (MKE 1996-‐2002):

„Ember, ne gondolkozz azon, hogyan mondod, teszed, csak add tovább, amit kaptál.

Taníts meg mindent, amit tudsz, annak, aki tanulni akar.”

Krisztiáni Sándor (1975-‐2011)

5



Rövidítések AV

– aszimptotikus vízfelvételi együttható

C2S

– belit, cementkémiában használatos rövidítés

C3S

– alit, cementkémiában használatos rövidítés

DMF – durva mészkő finomszemű változata

DMD – durva mészkő durvaszemű változata DWLát – átlagos tömegveszteség IPC

– összporozitás

IPm0,1 – 0,1 µm sugarú mikropórusok %-‐os aránya K

– Keim-‐Top típusú kőkiegészítő habarcs, gyári előírás szerint elkészítve

K30 – Keim-‐Top típusú kőkiegészítő habarcs, 30% (m) sóskúti zúzalékkal K50 – Keim-‐Top típusú kőkiegészítő habarcs, 50% (m) sóskúti zúzalékkal Kr

– Krusemark – Mineros 2000/III típusú kőkiegészítő habarcs, gyári előírás szerint elkészítve

Kr30 – Krusemark – Mineros 2000/III típusú kőkiegészítő habarcs, 30% (m) sóskúti zúzalékkal Kr50 – Krusemark – Mineros 2000/III típusú kőkiegészítő habarcs, 50% (m) sóskúti zúzalékkal MKE – Magyar Képzőművészeti Egyetem PC

– látszólagos porozitás

PC

– portland cement

R

– Remmers SK n típusú kőkiegészítő habarcs, gyári előírás szerint elkészítve

R30

– Remmers SK n típusú kőkiegészítő habarcs, 30% (m) sóskúti zúzalékkal

R50 – Remmers SK n típusú kőkiegészítő habarcs, 50% (m) sóskúti zúzalékkal SBI

– sóterhelés becslő index

T

– Terzith-‐A típusú kőkiegészítő habarcs, gyári előírás szerint elkészítve

T30 – Terzith-‐A típusú kőkiegészítő habarcs, 30% (m) sóskúti zúzalékkal T50 – Terzith-‐A típusú kőkiegészítő habarcs, 50% (m) sóskúti zúzalékkal

6



„Csak azért, mert senki sem ért meg, még nem vagy művész. Illetve attól, mert nem ért meg senki, még nem biztos, hogy művész vagy.”

Összefoglalás

Kőzetek hibáinak, sérüléseinek javítása évezredek óta foglalkoztatja az

emberiséget, hiszen a belőlük készült alkotások, műtárgyak és az épített örökségünk folyamatosan pusztul. Műemléki épületek, szobrok, kőszerkezetek felújításához használt anyagok minősége és felhasználása meghatározza a megmenteni kívánt kőzet és a kiegészítés élettartamát is. A restaurátori gyakorlatban alkalmazott anyagok csak abban az esetben tudnak harmonikusan együtt funkcionálni az eredeti kőzettel, ha a kettő között sem összetételben, sem szerkezetben nincs jelentősebb eltérés, továbbá ismerjük az anyagok korlátait és fontosabb felhasználási feltételeit.

Az értekezésben olyan anyagokat vizsgáltam és hasonlítottam hazai durva

mészkövekhez, melyeknek felhasználása az itthoni kőzetek restaurálása során a legjelentősebb. Kiválasztottam azokat a kőzettípusokat és kőkiegészítő habarcsokat, melyekkel legtöbb esetben találkozhatunk egy-‐egy felújítás során. A belőlük készített próbatesteket azonos feltételek, de különböző körülmények között vizsgáltam. A kutatás fő kérdése az volt, hogy az alapvető kőzetfizikai paraméterek mennyiben hasonlítanak, illetve térnek el egymástól. Kérdés volt még, hogy az összedolgozott habarcsok és kőzetek rövid és hosszú távú együttes viselkedése. Végül kerestük a választ arra, hogy a megváltozott összetételű habarcsok miben és milyen mértékben térnek el a gyári tulajdonságaiktól.

A vizsgálatok során négy különböző habarcsot (T, R, K, Kr) gyári, alap receptúra

szerint elkészítve, illetve mindegyik típust további kétféle adagolású mészkőzúzalékkal (+30% és +50m%) kiegészítve vizsgáltam. A habarcsokat és a durva mészkövek összehasonlítása kitért a különböző anyagjellemzőkre. A kompatibilitási vizsgálatok során megállapítottam, hogy a gyári, alap receptúra szerint elkészített kőkiegészítő habarcsok tulajdonságai lényegesen eltérnek a vizsgált durva mészkövek tulajdonságaitól. A mészkőzúzalék hazsnálatával a különbségek csökkenthetők, de az elvárt – messze nem teljes – kompatibilitás még ebben az állapotban sem érhető el. A vizsgálatok természetesen tovább bővíthetők, és a megfelelő anyag – anyagok – fejlesztése is későbbi kutatások kérdése. 7



"Just because no one understands you, you are not an artist. And just because no one understands you, does not necessarily mean that you are an artist."

Abstract Since the ancient time lots of artificial stone or repair mortar have been invented and used for loss compensation of stones. The main goal was and is to reach the best compatibility between the natural stone and the repair mortar. Besides the chemical, mechanical and the physical compatibility, structural compatibility is also an important requirement. Four types of standard repair mortars and eight mixture of the standard repair mortars with porous limestone sand aggregate (different binder/aggregate ratio) were tested under different conditions. Durability was evaluated by uniaxial compressive strength test, flexural strength and ultimate tensile strength tests. Mineralogoy composition was carried out by XRD, microscopy. Stuctural fabric was analized by pore size distibution (it was evaluated by mercury intrusion method) water absortion tests with water saturation method, microscopic analyzis. Weatherproofing tests were also carried out by freeze-‐thaw tests, thermal expansion method and salt resistance analyzis. The focus of the investigations was mostly concern the repair mortars and coarse limestone, taking into account that most of the Hungarian monumantal buildings are realised with these materials. Three types of hungarian commercial mortars, a special german commercial mortars were compared with hungarian limestones. During the research more than 2100 samples were prepared and analized under laboratory conditions most of the time followed the European Standards (EN), sometimes changed the existing standards for more practice and real tests close to standards. Tests results pointed out the existence in each material of repair mortars are less permeable than Hungarian limestones, and mortars have higher compressive strength besides the different aggregates. Best compatibility were measured by the limestone sand aggregate mixed commercial repair mortars, but futher studies and improvement are required. 8


1.


Bevezetés, célkitűzések

Műemlékeink felújítása napjainkban már új restauráló anyagok, eljárások, valamint követelményrendszerek alapján folyik. A nemzetközi dokumentumok és egyezmények is egyre szigorúbban jelölik ki a helyreállítások során alkalmazandó irányelveket (Velencei Karta 1964, Narai dokumentum a hitelességről 1994, Matero 2007, Zahra 2007, Quist 2009, Harun 2011). A kereskedelmi forgalomban újabb és egyre jobb minőségű, anyagok jelennek meg, melyek tulajdonságai részben megtalálható a katalógusokban, termékleírásokban, de összetételükről, fontosabb porozitási adataikról, folyadék és pára-‐ felvételi és-‐ leadási tulajdonságaikról, valamint hosszú távú viselkedésükről és kompatibilitásukról csak kevés adat áll rendelkezésre. Jelen disszertáció ezt az ismeret hiányt igyekszik áthidalni azzal, hogy bemutatja a durva mészkő kőzetanyaghoz használható kereskedelmi forgalomban kapható kőkiegészítő habarcsok fontosabb kőzetfizikai tulajdonságait. A kiválasztott habarcsokat elsősorban a felhasználhatóság és a kőanyaggal való kompatibilitás kapcsán elemzi. Az átfogó vizsgálatok elvégzésének időszerűségét támasztja alá az a tény, hogy ezeket az anyagokat hazai forgalomban már több évtizede használják, de ismereteink nagyon hiányosak velük kapcsolatban. A kőzetek restaurálása kapcsán kiemelt figyelemmel kísérték a kőzetek szilárdításhoz használt anyagokat (Calia et al. 2012, Persia et al. 2012, Juhász és Kopecskó 2012, Pinto and Rodriguez 2011, Hameed et al. 2009, Forgó 2008, Traves 2006, Dei and Salvadori 2006, Moropoulou et al. 2003). A kőfelületek tisztítása szintén részletesen vizsgált terület (Ozcelik et al. 2011, Valentini et al. 2010, Kumar et al. 2010, Jankowska és Śliwiński 2003, Cooper et al. 1995), de ugyancsak nagy figyelmet kapott a felületvédelem és hidrofóbizálás témaköre is (Lichelli et al. 2011, Quagliarini et al. 2011, de Ferri et al. 2011, Maravelaki-‐Kalaitzaki 2007). A kőzetek kiegészítéséhez használatos, kereskedelmi forgalomban kapható kőkiegészítő habarcsok átfogó vizsgálata sem hazánkban, sem külföldön eddig nem történt meg. A kőkiegészítő anyagokkal szemben támasztott követelményeket több szerző is taglata (Schueremans et al. 2011, Szemerey és Török 2008, Matero 2007, Van Balen et al. 2005, Maurenbrecher 2004, Kriston 2000, Griswold and Uricheck 1998). A korábban használt kőkiegészítő anyagokat ma már a megváltozott elvárások miatt legtöbb esetben nem tekinthetjük megfelelőknek – inkompatibilitásuk, káros sótartalmuk, eltérő kőzetfizikai paramétereik, stb. miatt. Sajnos a legtöbb esetben leginkább maga a 9



megőrzendő kőzet károsodik a folyamatban a kőkiegészítő habarcsnak, a szakszerűtlen felhasználásnak is nagy szerepe lehet. A tönkremenetelt általában a klimatikus viszonyok változása is fokozhatja. A restaurátori feladatok során alkalmazott termékekre nem, vagy csak igen ritkán léteznek olyan szigorú szabványok, mint például a betontechnológia esetében. A vizsgálatok során a kőkiegészítő habarcsokat sóskúti durva mészkővel hasonlítottam össze. A kőkiegészítő habarcsokat legtöbb esetben a természetes kőzetekhez használatos szabványoknak megfelelően lehetett vizsgálni, mivel ezen habarcsok megszilárdulva kőzet módjára viselkednek. Továbbá nemzetközileg elfogadott falszerkezeti habarcsokra vonatkozó szabványok mellett, nem szabványos egyedi vizsgálatokat és saját tervezésű kísérleteket is alkalmaztam. A kőkieglszítő habarcsok és kőzetek tulajdonságainak pontosabb összehangolásával a műemlékek időállósága és hosszútávú megőrzése is elérhető. A kutatás során elsősorban arra kerestem választ, hogy külföldi, „szabványosított”, azonos minőséget képviselő, zsákolt habarcsok tulajdonságai milyen mértékben hasonlítanak, (illetve mennyire eltérőek) a hazai, miocén korú, sóskúti típusú durva mészkövek tulajdonságaihoz képest. A kutatás során megfogalmazott kérdések és célkitűzések a következők: 1.

2. 3.

4.

A vizsgált négy eltérő típusú, de kereskedelmi forgalomban kapható kőkiegészítő habarcsoknak melyek azok az alapvető fizikai jellemzői és ezek hogy viszonyulnak a kiválasztott miocén korú, durva mészkőnek a tulajdonságaihoz. Milyen mértékű a kompatibilitás a hazai durva mészkövek és a külföldről származó habarcsok között? Miként módosulnak a vizsgált habarcsok kőzetfizikai paraméterei, ha jelentős mennyiségű, de eltérő mértékű, a vizsgált kőzetekkel azonos típusú, 0-‐2 mm szemnagyságú zúzalékot adagolunk a gyári alapanyagokhoz? Mennyire időtállóak ezek a habarcsok, sókristályosodással szemben milyen az ellenálló képességük? Az értekezés kísérletsorozatainak fő célja a célitűzések alapján az inkompatibilitás – valós és várható – következményeinek feltárása. A vizsgálatok

10



kiválasztása és végrehajtása során restaurátori és építőmérnöki szempontokat egyaránt figyelembe vettem. A vizsgálati eredmények rámutattak a hazai műemlékvédelemben felhasznált nagy mennyiségű külföldről származó kőkiegészítő anyag kompatibilitási problémáira. A dolgozatban közölt eredmények a gyakorlati életben durva mészkőből készült műemlékek felújításával és karbantartásával foglalkozó restaurátorok, mérnökök számára használhatók. Az itt ismertetett módszerek segítségével a jövőben lehetőség nyílik más műemléki kőzethez (pl. tufákhoz) szükséges kőkiegészítők elemzésére és újabb anyagok felhasználási területének megadásához. 2.

Kőkiegészítés lehetőségei

Lepusztult, tönkrement kőzetek helyreállításának igénye nem csak a modern

társadalmak sajátossága. A kőzetek javítása, folyamatos ápolása, alakítása az ókori kultúrákkal egyidős. A konzerválás kezdete egyidős azzal, amikor a Homo sapiens elkezdett tárgyakat készíteni, melyek ha károsodtak, meg kellett javítani (Oddy 1992). Krétán már az i.e. II évezredből van adatunk a tárgyak tisztításáról, helyreállításáról, de Michelangelo is egészített ki ókori emlékeket – persze nem feltétlen az eredetiségre törekedve (Balázsy 1999), illetve Thorvaldsen is restaurálta az aiginai dór templom oromzati alakjait (Mélyi 2004). A technikák és az elvárások azóta is folyamatosan alakulnak, módosulnak, azonban sérült kőzetek helyreállítása ősidők óta két alapvető eljárás szerint készült: betétezéssel és kőkiegészítő habarcsokkal. A technika fejlődésével az évezredes hagyományok alapvetően nem változtak (betétezés-‐ kiegészítés), azonban újabb tudományos eredmények alapján a már bevált eljárások, anyagok még használhatóbb, időállóbb, kompatibilisebb módon készíthetők el. 2.1. Betétezés

Betétezés során a hiányzó rész (2.1.a. ábra) szabálytalan formáit egyszerűsítik,

megmunkálják, azaz lefaragják (2.1.b. ábra), hogy sík lapokkal határolt hasábbal könnyen pótolható legyen (2.1.c-‐d. ábra).

11



2.1. ábra. Betétezés fázisai: a) sérült kőelem; b) a felület előkészítése; c), a betét behelyezése; d), majd a betét körbefugázása

A betétezés során a sérült kő típusával megegyező kőanyagot csapolnak,

illesztenek a hiányzó részbe. Egyes esetekben nem csak az azonos kőzet típusra figyelnek, de lehetőség szerint azonos bányából származó betétet is alkalmaznak. A betétezés legnagyobb előnye, hogy az alapkőzet mellé egy teljesen azonos kőzetfizikai tulajdonságú kiegészítés kerül. A betétezésnél is – bár ritkán – előfordulhat, hogy a pótlás során előre elkészített műkövet illesztenek az eredeti kő mellé. A betétezés hátrányai a magas költségen és a lassabb kivitelezésen kívül az, hogy magas technikai felkészültséget igényel a betétezést végző személytől. A betétezés során a legtöbb esetben az eredeti kőanyag tovább pusztul, mivel határozott befoglaló hasábot használnak, – mivel sík felülettel egyszerűbb megoldani a csatlakozást. Igen ritka a törési felülethez igazított betétezés, melynek kivitelezési pontossága legtöbb esetben megkérdőjelezhető (2.2.b ábra). A törésfelülethez igazított betétekre is léteznek ugyan példák, azonban ezek elkészítése többszörös időráfordítást igényel.

2.2. ábra. Kőbetétek: a) szabálytalan formához igazított kőbetét – (Olimpia, Görögország); b) sikertelen betétezés több darab betéttel – körrel jelölt területen belül – (Budapest); c) hiányzó kőbetét – (Eger)

Gondot jelenthet a betét rögzítéséhez, csapolásához használt nem megfelelő, rideg, korrózióra hajlamos, páraáteresztést gátló anyag. Rögzítésre portland cementes,

12



műgyantás kötőanyagú ragasztókat alkalmazhatnak, azonban ezeknek mechanikai tulajdonságai általában etérnek mind a kő, mind a betét tulajdonságaitól. Ezért az utóbbi időben már nem használnak a teljes illesztési felületet elzáró ragasztásokat. A betéteket a kedvezőtlen tulajdonságú anyagokkal csak pontszerűen rögzítik, a maradékot pedig plasztikus kőkiegészítővel töltik ki. Csapok különböző anyagokból készülhetnek: pl. fémből (rozsdamentes acél, titán, réz, stb.), szintetikus anyagokból (poli-‐tetrafluor-‐etilén (PTFE), teflon, poliéterketon (PEEK), stb.) valamint kerámiából, (alumínium-‐oxid, szilikon-‐nitrid, stb.) és újabban szén-‐ és üvegszálas anyagokból. (Hyslop és McMillan 2004). 2.2. Kőkiegészítő habarcsok

A kőkiegészítő habarcsok alkalmazása során a hiányzó területet egyszerűen

„kikenik” valamilyen képlékeny anyaggal, amely hozzáadott víz, megfelelő hőmérséklet és légköri nedvesség, stb. hatására megszilárdul. Napjainkban a hiányzó részek pótlását már nem egyszerűen javításnak, vagy „kőkikenésnek” hívják. Inkább az úgynevezett restauráló habarcs használatáról beszélünk, vagy a „plasztikus kőkiegészítés” kifejezést használják erre a megoldásra. Az élek mellett (2.3. ábra) sarkok (2.4. ábra) és bármilyen szabálytalan hibafelület javítható ily módon (2.5. ábra).

2.3. ábra. Kőkiegészítő habarcs alkalmazásának fázisai: a) sérült kőelem fészkelése; b) és a hiány pótlása kőkiegészítő habarccsal.

A plasztikusan kezelhető kőkiegészítők esetében elvben az eredeti kőzet nem pusztul a beavatkozás során. Ki kell emelni, hogy a legtöbb beavatkozás előtt a felületet előkezelni kell. Fészkelést szinte minden termékleírás ajánl, a termék forgalmazói a nullára futó felületeknél pedig kifejezetten kérik ezt (lásd szószedet, illetve 2.1.b ábra a fészkelésről). 13



2.4. ábra. a) sérült, hiányos sarok javítása; b) fészkelése; c) majd kigészítése habarccsal.

A felületen jelentkező hiány pótlására szerves, szervetlen esetleg vegyes kötőanyagú habarcsot is alkalmazhatnak. A habarcshoz különböző adalékanyagokat keverhetnek a rugalmasság, a szilárdság, az állékonyság, stb. növelésére, és nem utolsó sorban a felhasználhatóság javítása céljából. A plasztikus kőkiegészítő anyagok használata egyre inkább elterjedtebb, a betétezés szerepe pedig folyamatosan háttérbe szorul. Nagyobb hiányok esetében is előszeretettel alkalmazzák a plasztikus kőkiegészítő anyagokat, mivel a termékskála folyamatosan bővül. Léteznek öntőhabarcs változatok is, melyekkel teljes motívumok, fejezetek, tagozatok, vagy akár szobrok másolása is megoldható eredetiről vett negatív segítségével (2.6. ábra).

2.5. ábra. Ornamentika: a) kiegészítés előtt; b) és kiegészítés után – (Szentendre)

14



Ilyen esetekben az eredetit védett helyen – múzeumban, templomtérben, lapidáriumban, stb. – kiállítják, így csak a másolat lesz a környezet roncsoló hatásainak kitéve. Másolat készítésével

és

beépítésével

praktikussága,

megfizethetősége

és

rugalmas

alkalmazhatósága miatt, éppúgy külföldön és itthon egyaránt találkozhatunk. Külföldön a Kunsthistorisches Museum pilaszter fejezetei, hazánkban a budapesti Krausz palota szobrai, a Lánchíd címere(2.6.b. ábra), a Keleti Pályaudvar homlokzati allegórikus szobrai (2.6.c ábra), vagy a Sárospataki vár ablak kőkeretei említhetők.

2.6. ábra. Öntvények: a) Szt. Péter szobor és másolata, (Ják, Szent György apátság); b) magyar címer – ( Lánchíd, Budapest); c) Nehézipar allegóriája – (Keleti pályaudvar, Budapes)t; d), tagozatok öntés és kizsaluzás után

15



Az alkalmazott, előre elkészített, zsákos kiszerelésű termékek hátránya, hogy a gyártó cégek az összetevők pontos arányát, mennyiségét és minőségét nem minden esetben tüntetik fel, az összetételüket pedig legtöbb esetben titkosan kezelik. A kőkiegészítéshez választott termék paramétereinek ismerete pedig rendkívül fontos lenne. A legmegfelelőbb kiegészítő anyag kiválasztása esetén is figyelni kell a helyes felhasználásra éppúgy, mint pl. az elő-‐ és utókezelésre. A forgalmazó cégek a termékekhez használati utasítást, termékekről szóló biztonságtechnikai adatlapot mellékelni szoktak – bár többnyire ez csak külön kérésre történik meg. Ezekben többnyire felhívják a figyelmet az alkalmazás pontos betartására, azonban némelyik cég a kezelőszer felhasználójának továbbképzését javasolja, – melyet a gyártó vagy forgalmazó cégen belül old meg. A cégek képviselőinek szóbeli közlése alapján ezzel a lehetőséggel – néhány kivételtől eltekintve –a szakemberek nem szoktak élni.

Hazánkban a műemléki hatóságok az 1990-‐es években engedélyezték azon

németországi termékek használatát, amit a mai napig a portlandcementes kiegészítések helyett használnak. Egyes termékeket az ÉMI is vizsgált. A Magyarországon is alkalmazott kőkiegészítő habarcsok a háborús károk helyreállítására többnyire a helyi (német) homokkövekre (Almássy 2008) lettek kifejlesztve, így a hazai mészkövek kieglszítése esetén megfigyelhető, tapasztalt inkompatibilis viselkedés nem meglepő. (Lásd. 2.5. fejezetet: Kőkiegészítő habarcsok és műemléki kőanyagok inkompatibilitása.) 2.3. Kőkiegészítő habarcsok típusai

A kötőanyaguk alapján a kőkiegészítők három főbb csoportra oszthatók: lehetnek

ásványos, szerves és léteznek vegyes kötőanyag tartalmúak. Az ásványos csoportba tartozó kőkiegszítők közül a legfontosabbak: mész, cement, trasz, kovasavészter, kolloid állapotú szilikaszol, stb. Ezek a legtöbb esetben nem önállóan szerepelnek, hanem esetleg egy másik kötőanyaggal együtt, meghatározott százalékban keverve. A kötőanyaghoz töltőanyagot (homok, kőőrlemény, stb.), rugalmasságot, szilárdságot (szénszál, fibrinszál, stb.) és megjelenést módosító (pigment, színes ásvány, stb.) adalékokat keverhetnek. A kovasavészteres és vizes kolloid, szilikaszol kötőanyagú kiegészítés főleg homokkövekre alkalmazható (magas SiO2 tartalom esetén). Ha a kvarctartalom kevés, akkor a kötőanyag a kőzettel csupán fizikai kapcsolatot tud létesíteni, kémiai kötés nem alakul ki. Ez mészkövekhez néhány 16



kivételtől eltekintve kevésbé alkalmazható. Az újonnan kifejlesztett változatai – több esetben – jó eredményt mutattak mint kőszilárdító anyagok. Sőt újabban kőzúzalékkal ellátva kőkiegészítőként is alkalmazzák (Pápay és Török 2007, 2008). A hazai durvamészkövek maximum 3-‐4 m% kvarcot tartalmaznak. Korábbi hagyományos kovasavészteres kiegészítéses kísérletek során megállapították, hogy a szilikagél híd csak kis távolságban (maximum 10 μm) képes kötést létrehozni. A módosított, kolloid, szilikaszol kötőanyag már nagyobb távolságokat tud áthidalni (300 μm), így jelentős szilárdító hatást tud kifejteni még durva mészköveknél is, azonban kiegészítésre még nem használják igazán. Vulkáni tufákkal (riolit-‐ és riodácit tufa esetében) egyes kovasavészter alapú anyagok jó kötést biztosítanak és szilárdságnövekedést eredményeznek (Forgó et al. 2006, Stück et al. 2008). Az így módosított kiegészítés zsugorodása is kisebb, mint a hagyományos kovasavészteres kiegészítésé. Újabban kemény mészkövekhez alkalmaznak cink-‐oxidos kőőrleményt, melyet cink-‐kloriddal kevernek felhasználáskor (pl. Bazilika, Hencsei és Török 2007). Szintén száraz, zsákolt habarcsként forgalmazzák, melyet felhasználáskor a cink-‐kloriddal kevernek (pl. Bazilika, Hencsei és Török 2007). Szintén száraz, zsákolt habarcsként forgalmazzák, melyhez a cink-‐kloridot folyadék állapotban, külön kell megvásárolni. A felhordáskor figyelni kell arra, hogy az eredeti kőzet lehetőleg légszáraz legyen. A nedves kőzeten alkalmazott kiegészítés a felületre nem tapad megfelelően, ezért legtöbb esetben a felhordás után a megszilárdult kiegészítés elválik a kőzettől.

A szerves kötőanyagú kiegészítők csoportjába tartoznak a polivinilacetát,

poliuretán, akrilgyanta, epoxigyanta, poliészter, stb. alapú kőpótlók. Leginkább az epoxigyantákkal találkozhatunk a piacon és a gyakorlatban, mivel a többihez képest összességében jobb tulajdonságokkal rendelkeznek. A kereskedelmi forgalomban előszeretettel alkalmazzák a poliésztereket is főleg alacsony áruk miatt. Napfény hatására azonban színük megváltozik, és ridegebbek lesznek. Léteznek már UV-‐álló változatok is, azonban kiterjedt felületeken nem célszerű alkalmazni azokat, mert párazáróként viselkednek. A műgyanta kötőanyagú kiegészítéseket leginkább márványok és áttetsző kövek javításához használják, mert ezekkel az anyagokkal lehet leginkább imitálni a márványos felületet (Kriston 2000). Hazai és a németországi kereskedelmi forgalomban kapható és leggyakrabban, legnagyobb mennyiségben felhasznált kőkiegészítő habarcs termékcsaládokat és jelölésüket a 2.1. táblázatban foglaltam össze. 17



2.1. táblázat. Kőkiegészítő habarcsokat gyártó cégek termékeinek összefoglaló táblázata Termékcsalád Terzith1 Remmers2

Termékek Terzith-‐A, Terzith-‐KA, Terzith-‐G. Terzith-‐KA-‐L, Terzith-‐B Restauriermörtel w, Restauriermörtel n, Restauriermörtel SK, Restauriermörtel ZF, Restauriermörtel GF.

Keim3

Krusemark

Keim Restauro®-‐C, Keim Restauro®-‐G, Keim Restauro®-‐F, keim Restauro®-‐Top Minéros 2000/III, Minéros H+K 2000/III, Minéros-‐GrundW

A hazai és külföldi kereskedelmi forgalomban a 2.1. táblázatban szereplő

gyártókon és termékeken kívül is találkozhatunk egyéb kőkiegészítő habarcsokkal. Itthoni viszonylatban a 2.1. táblázat fenti három termékcsaládja a legismertebb és legkönyebben beszerezhető. Néhány további forgalmazó vagy gyártó még itthon is ismert lehet, de számos európán kívüli terméket is leht találni pl. az interneten: Wacker – www.wacker.com, Tecroc – www.tecroc.co.uk, Cathedral Stone Product – www.cathedralstone.com, stb.

Terzith:

A 2.1 táblázatban felsoroltak közül a Terzith-‐A finomszemcsés restauráló

habarcs (vékonyabb felhordásra: 1-‐3 cm), a Terzith-‐KA alapozó, vagy magképző habarcs (vastagabb felhordásra: 1,5-‐5 cm), a Terzith-‐G jelű pedig öntőhabarcs másolat készítéséhez. A Terzith-‐KA-‐L a Terzith-‐KA termék könnyített változata (esetenként magképzőként használva), végül a Terzith-‐B, mely kifejezetten járófelületekre lett kifejlesztve, finomszemcsés, kopás-‐ és fagyálló változat. Összetétele a Terzith biztonságtechnikai adatlapja alapján (forrás internetről): fehér portland cement: 10-‐ 25%, Ca(OH)2: 2-‐10%. Remmers: A cég Restauriermörtel elnevezésű restauráló-‐kőkiegészítő habarcs családjában szintén többféle termék ismert: szemcsemérettől, szilárdságtól és funkciótól függően (2.1. táblázat). A Grundiertmörtel változata alapozó, vagy magképző habarcs („w”-‐jelű lágy, egyben sótároló változatban is). Létezik cement mentes (ZF-‐jelű) és akrilátgyantát 1 2 3

Színválasztéka: Terzith-A Bazikika I, Bazilika II, „5001” fehér. 30 kg-os kiszerelésben. Széles színválasztékkal, 30 kg-os kiszerelésben. Széles színválasztékkal, 30 kg-os kiszerelésben.

18



tartalmazó változata is (AC-‐jelű, melynek kötőanyaga vizes akrilát diszperzió). A Restauriermörtel SK vékony rétegben is használható habarcs – kevésbé hajlamos a kiégésre, repedezésre. Végül másolatkészítéshez a Restauriermörtel GF, mely a már fent említett öntőhabarcs hasonló változata. Kötőanyaga a Restauriermörtel SK biztonságtechnikai adatlapja alapján (forrás internetről): fehér portland cement + Ca(OH)2. Keim: Az előzőekben említettekhez közel azonos termékek szerepelnek a Keim cég választékai között is (2.1. táblázat). A Restauro®-‐Grund alapozó, nagyszemcsés magképző habarcs. Keim Restauro®-‐Top finomszemcsés restauráló habarcs, felületi végső kialakításhoz (befejező fázishoz), illetve a Keim Restauro®-‐C (Gieß) jelülésű öntőhabarcs változata szobrok, tagozatok másolásához, legyártásához. Összetétele a Restauro Top biztonságtechnikai adatlapja alapján (internetről): fehér portland cement + trasz + TiO2 + okker. Krusemark: A felhasználás rendszere alapján a Krusemark cég is a többi gyártó által ismertetett funkciókra készítette el termékválasztékát (2.1. táblázat). A Minéros GrundW alapozó, magképző, melyet a Minéros H+K nagyobb szemcsés, vastagabb rétegben felhordható magképző változat követ (Ajánlott felhasználási vastagság 30 mm). Az Antrag-‐Minéros jelűt többnyire a felszínhez közel, vékony rétegben felhordva alkalmazzák (befejező habarcs, max. 1,5-‐2,0 mm vastagságban). A Mineros 2000/III általunk elemzett restauráló habarcsa a hiányzó részek 1-‐2 cm vastagságában való kiegészítésére szolgál. Legtöbb termék, habarcs gyári színét, árnyalatát többnyire lúgálló pigmenttel módosíthatjuk. Ha a gyári kiszerelés színe nem megfelelő, akkor a hozzákevert pigment aránya maximum 5 m% lehet. Tudomásunk szerint eddig kizárólag néhány nagyobb beruházásnál fordult elő – pl. Szent István Bazilika, Budapest4, ahol megtérült a költséges vizsgálatsorozat –, hogy az adott műemlék kőanyagát külföldi laboratóriumban megvizsgálva készítették el szintén külföldön, a hazai kőtípusnak

4

Szóbeli közlés alapján. (Sz. P. kőszobrász restaurátor, MKE, Restaurátorképző Intézet)

19



megfelelő, egyedi kőkiegészítő habarcsot. Ilyen esetekben leginkább a szemcseméret és a szín módosítása történt meg. Sok esetben tapasztalható, hogy a megfelelő utókezelések sorra elmarad, az adalékanyagok hozzáadásánál sem követik a gyártó útmutatóját. Így költségmegtakarítás céljából kevesebb habarcsot használnak a drága, minőségi anyagból, s többet az olcsó, hazai töltőanyagból. Kiemelten fontos a költség és az alkalmazhatóság szempontjának számbavétele is. A bekerülési költség ugyanis nagymértékben a felhasználók körét,-‐ és számát befolyásolja. Az alkalmazhatóságnak számos gyakorlati oka van, hiszen egyrészt a szakemberek olyan anyagot részesítenek előnyben, amellyel könnyen, gyorsan tudnak viszonylag nagy felületeket pótolni. Itt jelenik meg először az emberi tényező, amely a legjobb szándékkal is hibaforrást generál. Ha a kőkiegészítő anyag a pótlandó kőhöz a fent részletezett szempontok alapján a legközelebb álló, s elvárásainkat teljes mértékben kielégíti, akkor is a felhasználás során a laboratóriumi pozitív eredményektől eltérhetünk. A kőkiegészítő anyagok szakszerű használata mellett fontos megemlíteni, hogy megfelelő anyagválasztás és a felhordás esetén is hibaforrás lehet a kiegészített kőzet fugázása. A fugák megfelelő minősége is fontos a kőkiegészítő anyagok hosszú élettartamának biztosításához. Manapság már számtalan cég kiváló minőségű és az adott kőzetnek megfelelő – elfogadható szilárdságú, jó páraáteresztő képességű, lélegző, stb.– fugázó anyagot gyárt, amelyet a műemléki felújításoknál célszerű alkalmazni. A mesterségesen előállított kőkiegészítő anyagok tulajdonságai mindig eltérnek a természetes kövek tulajdonságaitól. A természetes kövek heterogenitását nem lehet laboratóriumban – főleg nem állványon, helyreállítás közben – előállítani. Előfordulhat olyan eset is, hogy egy kőzettömbön, kváderkövön belül akár 20% porozitás eltérés van (Kriston 2000). Így a feladat nem az, hogy a kőzetekkel teljesen azonos anyagot hozzunk létre, inkább azt kell elérni, hogy a legfontosabb jellemzők közel azonosak legyenek. A gyakorlatban azonban nem a laboratóriumi körülmények a meghatározók, hanem mindig az adott kő aktuális állapota, szilárdsága, víz-‐ és sótelítettségi szintje, az időjárási tényezők, a felhasználáskor mért hőmérséklet, páratartalom, azok ingadozása, stb. További mérlegelést kíván a költség/idő-‐keret, az anyag bedolgozhatósága és az emberi tényező (szaktudás vagy annak hiánya). 20



2.4. Kőkiegészítő habarcsokkal szemben támasztott követelmények

A kőkiegészítő anyagokkal szemben támasztott elvárásaink listája mérnöki

és restaurátor szemmel nézve is szigorú (2.7. ábra). A kiegészítő anyagoknak meg kell/kellene felelni a következő – korántsem teljes felsorolásban szereplő – követelmények mindegyikének: -‐ a habarcsnak a kiegészítendő kőzet kémiai és ásványos összetételét a lehető legjobban meg kell közelítenie, -‐ nem tartalmazhat oldható sókat, lúgokat, de savas kémhatása sem lehet (s az alkalmazott pH-‐nak felhasználás után sem szabad eltolódni egyik vagy másik irányba), -‐ UV állónak kell lennie, azaz a sugárzás hatására nem változhat meg sem a megjelenése, sem egyéb fizikai, kémiai tulajdonsága, -‐ abszorpciós tulajdonságainak azonosnak, vagy közel azonosnak kell lennie, mint a sérült kőnek, -‐ porozitásának, póruseloszlásnak, valamint páradiffúziós ellenállásának is közel azonosnak kell lennie a kezelt kőzetével, -‐ nyomó-‐, hajlító-‐ és húzó és tapadószilárdsága, valamint rugalmassági modulusa sem térhet el jelentősen a kiegészítendő kőzetétől, -‐ a kőzet és a habarcs vízfelvétele és vízfelszívó képessége sem térhet el jelentős mértékben, -‐ a kiegészített rész és az eredeti kő hőtágulási együtthatójának, hővezető képességének és nedves környezetben történő duzzadásának is közel azonosnak kell lennie, -‐ az esztétikai tulajdonságainak és annak időbeni változásának is hasonlónak kell lennie, -‐ felhasználhatósága, illetve bedolgozhatósága is megfelelő legyen. 21

M!emléki k"kiegészít" habarcsok és a hazai, miocén korú durva mészkövek kompatibilitási feltételei

Y@)%@153(!F/@!

Å!T*)'@'(!

Å!*$:)1@@X!

Å!'(-)/)*.#(!

Å!.34&%)*R*@*(!

7@4/@')*! .
Å!!JeNUG!q'@'5F'*!lT%;)%!?! .34&%)*R*@*)1(! Å!JeeUG!_%;%*! $3.#4'5)#4!?! .34&%)*R*@*)1(! Å!JeeQG!"';@*5*! $3.#4'5)#4!?! ;'B';-*R*@*)1(! Å!.34&%)*R*@*)1(!/(!')*.%! B(A!)'FT5*.%!

^#5.F*351@*(! '@B1;1(!

C'FT5*. %*! P'@)/)'@!


a#,/1:3>%M) 012134,))

Å!.<-'@!%-353(D! Å!4'2P'@'@:! Å!.:-')Ç*-*.%*! <((-')/)'@,!T%R%;F(! Å!T3((-b!R'$3@23-T%)X(12*! &%;%4/)';'.! '@:1@@9)1(%! Å!./4*%*!<((-')/)'@! *$:! Å!(-
'(5(*+,-.('X$"/27-<3'6#%/'/'-B-7$)A3.;2B'0/#/%43*--/,'3.$"#$('26"/3.2*22'$,56%63/7(-%S,'?/('H/,$('$2'/,' CD__VF'/,/8M6('"S+*3;2*22'56,2*./2!

E!.j@<5R<-:!)#@%L$35(12!4X$3(9)X..%@!'@@1)3))!%56%23.!P'@T%(-51@1(%!.3;@1)3-3))!

@'T')A!E!5/T156!4*@@*4/)';5/@!B/.356%RR%5!P'@T3;$3))!%56%2!)
=j@)/;*! T%(-51@%)! (3;15! (3.! '(')R'5! 5'4! '@/2(/2'(! F(#&15! %! 4'(-'(! .<):%56%2b!

.*'2/(-9)/('.! (-*@1;$(12%G! 926! )
'@:('29)*! %! (X./&-:$/()! /(! (-95B1@)3-1()! 3.3-T%)A! l(#&15! %..3;! %@.%@4%-T%)X.! R*-)35(122%@G!T%!%!F'4'5)./(-9)/(!%@%&%56%215%.!5*5F(G!B%26!4*5*41@*(!%!;'%.F*X./&'(! %@.1@*!)%;)%4%!/(!%!.<):%56%2!(-#@P1)1@@XA!

^'@T%(-51@1(! (3;15! @'T'):@'2! F(%.! %556*! .<):%56%23)! .'@@! %-! )<@):%56%2T3-! .'B';5*G! %4'@6! R*-)3(9)L%! %! .'@@:! (-*@1;$(123)A! c%R%;F(3.T3-! %! (-j.(/2'(5/@! )
%$%23@1(1B%@! (3.! '(')R'5! *2%-! .<556'RR! R'$3@23-T%)X(123)! /;T')j5.! '@G! $'! -(#23;3$1(#.! '--'@! '26*$:R'5! 5:G! %4'@6! ';'$4/56'! %! (-*@1;$(12! F(<..'5/(! Z5634X?G!

T%L@9)X?Tb-XG!)%&%$X(-*@1;$(12]!/(!%!4'25
22



2.5. Kőkiegészítő habarcsok és műemléki kőanyagok inkompatibilitása

A kőkiegészítők felhasználását nagy mértékben befolyásolja a habarcs fajtája, a felhasználás körülménye (hőmérséklet, nedvesség, előkezelés, utókezelés, stb.), valamint az emberi tényező. Általános szabályok a legtöbb kőkiegészítő habarcsra igazak, mint: –

a hőmérséklet emelkedésével a bedolgozhatósági idő csökken (habarcsok felhasználása a +5°C és +20-‐25°C közötti tartományban ajánlott),

–

a habarcs nedvességtartalmával a zsugorodás mértéke és a repedezésre való hajlam nő (földnedves konzisztenciájú habarcs készítése javasolt),

–

bedolgozás előtt a habarcsokat pihentetni, állni szokták hagyni (10-‐15 percre),

–

elő és utókezelés hiánya szilárdság csökkenést és repedezettséget eredményezhet (főleg melegebb klimatikus viszonyok között, mivel a habarcstól a kiegészítendő kőzet elszívhatja a nedvességet),

–

a nem megfelelő nedvességtartalom hidratáció csökkenést eredményezhet, mely nem csak a szilárdságra, repedezésre van hatással, de a pórusok struktúráját is megváltoztaja (Klisinska-‐Kopacz 2010, Siegesmund és Snethlage 2011),

–

meszes habarcsok bedolgozhatósági ideje többnyire hosszabb, mint a cementes kötőanyagúaké és kezdeti szilárdságuk csekély,

–

a cementes kötőanyagú kiegészítőkre jellemző a jóval rövidebb fazékidő, melyhez egy relatív gyors kötési-‐szilárdulási fázis társul. Több restaurálás során is találkozhatunk olyan cementes habarccsal/kiegészítéssel, mely „rákötött” a „mesterekre”. A kezdeti lépésként, tömegformáló céllal, durván felhordott „kőkiegészítő” habarcs, kötés után formálhatatlanná válik, így hordozza a kőműves technika minden lépését – pl. kőműves kanál. Többnyire nem restaurátor szerszám nyomok láthatók, pl. lanzetta! Lásd. 2.9.b. ábra.

–

Román cement felhasználása helyszíni kőkiegészítésre még annak ellenére is korlátozott, hogy kötési ideje pl. citromsavval módosítható. A habarcs víztartalmának növelésével szokták a folyamatot ellensúlyozni, de többnyire eredménytelenül. Leginkább öntvények, másolatok készítéséhez lehet használni a kőrestaurálás területén. Sokszor a kőzetek és a kiegészítések közötti különbségek szemrevételezéssel is

megállapíthatók, de nem kell restaurátor végzettség ahhoz sem, hogy a szakszerűtlen 23



kivitelezéseket észrevegyük (2.8. ábra). A kiegészítések, betétezések sok esetben repedezettek, eltérő struktúrát és/vagy színt mutatnak. A gyengébb minőségűek, vagy rosszul rögzítettek a felülettől elemelkednek, repedezettek és kotyognak. Ilyen esetben a kiegészítés, de rosszabb esetben a kőzet, azaz az eredeti felület tönkremenetele is felgyorsulhat.

2.8. ábra. Szakszerűtlen példák kőkiegészítésre: a) az eltérő színű betétezés lerepesztett az eredeti kőzetből egy darabot – oka lehet a helytelen beillesztés, rossz rögzítőanyag, vagy a nem kompatibilis betét is – Budapest; b) az oszlopfőn alkalmazott betétezés anyaga szintén különböző, amit a rögzítéshez/fugázáshoz használt fehér habarcs csak még jobban kiemel (Vác); c) inkompatibilis kőkiegészítő anyag, mely az eredeti kőzetet és a kiegészítést is roncsolja (Zsámbék); d) cementes kiegészítés az oszlopfőn (Zsámbék); e) durva szöveti különbség az eredeti porózus kőzet és a kompakt, kiegészített felület között (Budapest); f) sókárok megjelenése a szürke, cementes kiegészítés körül (Göttingen); g) a középen elrepedt, gyenge minőségű kiegészítés elvált a kőfelülettől (Eger); h) kompakt cementes kiegészítés, mely körül az eredeti kőzet már szinte teljesen elpuszult – az „eredeti” felületről szinte csak a cementes kiegészítés árulkodik (Eger)

24



A következő fényképeken (2.8. és 2.9. ábra) olyan példák láthatók, ahol a károsodás okozója lehet például a nem megfelelő minőségű kiegészítő anyag használata, vagy a különféle környezeti hatások (pl. fagy, vagy a magas hőmérséklet) illetve a beavatkozást végző személy felkészületlensége, igénytelensége, stb.

2.9. ábra Szakszerűtlen példák kőkiegészítésre: a) kváderfelület sikertelen kialakítása – több négyzetméteres darabokban estek le a táblák dilatációs fuga hiányában – a habarcs inkompatibilitása is lehetséges (Budapest); b) „félbehagyott/befejezetlen” fugázás (Göttingen); c) négyzetméternyi, vékonyan felhordott habarcs repedezik, kinyílik – (Budapest); d) a szagatott vonallal jelölt kiegészítés körvonalán kívül látható a gúzolás nyoma évekkel a restaurálás után (Göttingen); e-‐f-‐g) dilettáns, inkompatibilis kiegészítések (Budapest); h) inkompatibilis restauráló habarcs (Mád)

25



3. A vizsgált kőkiegészítők gyártók által közzétett adatai

A kereskedelmi forgalomban kapható restauráló habarcsokról gyártóktól kapott

adatok összefoglalóan a 3.1. táblázat tartalmazza. A főbb kőzetfizikai paraméterek legtöbb esetben a vásárlók rendelkezésére állnak, de a felhasználás körülményeitől függő tulajdonság változásokat már nem tartalmazzák. Így a különböző kőzetfizikai adatokkal rendelkező kőzettípusokhoz nem lehet egyértelműen kiválasztani a megfelelő kőkiegészítő habarcsot. A habarcsok rendeltetésszerű használata csak megfelelő kompatibilitási feltételek mellett teljesülhet, ezért nem megfelelő választás esetén a 2.5. fejezetben közölt károsodási folyamatok léphetnek fel (2.8. és 2.9. ábra).

3.1. táblázat. Kőkiegészítő anyagok szilárdsági mutatói és víz/habarcs keverési aránya (forrás: a gyártók és hazai forgalmazók termék katalógusa, biztonságtechnikai adatlapja / n.a.: nem áll rendelkezésre adat/ Kőkiegészítő anyag5

Terzith-‐A Terzith-‐KA Terzith-‐G Restauriermörtel w (lágy -‐ Remmers) Restauriermörtel n (normál – R.) Restauriermörtel SK w (Remmers) Restauriermörtel SK n (Remmers) Restauriermörtel ZF (Remmers) Restauriermörtel AC aljzatfüggő (R) Grundiermörtel n (normál –R.) Grundiermörtel w (sótároló – R.) Grundiermörtel GF (Remmers) Keim-‐C Keim-‐Grund Keim-‐Top Minéros 2000/III Minéros H+K 2000/III Minéros-‐GrundW

Testsűrűség [g/cm3]

Tapadó-‐ szilárdság (28 nap után) [MPa] ~ 3 ~ 4 ~ 4 > 1

Nyomó-‐ szilárdság (28 nap után) [MPa] ~ 18 ~ 18 ~ 18 < 8

Rug. modulus [GPa]

Keverési arány víz/habarcs [m%]

1,9 1,9 2,0 1,3

Hajlító-‐ szilárdság (28 nap után) [MPa] ≥ 3 ≥ 3 ≥ 4 n.a.

n.a. n.a. n.a. 9

18 m% 18 m% 30 m% 15 m%

1,8

n.a.

> 1

< 13

~ 13

15 m%

~ 1,7

n.a.

> 1

< 8

~ 8

15 m%

1,3

n.a.

> 1

< 13

~ 8

15 m%

1,8

n.a.

1,2

3,7

~ 4

20 m%

1,5

n.a.

~ 0,5

6,1-‐7,8

5,6-‐6,6

2,0

n.a.

5

28

~ 18

2 komponensű – receptúra függő, vízmentes 15 m%

2,0

n.a.

2,3

8

~ 9

15 m%

~ 1,7

n.a.

5

18

~ 17

15 m%

~ 1,55 ~ 1,34 ~ 1,4 n.a. n.a.

n.a. n.a. n.a. n.a. n.a.

9 8 4,1 ~ 0,8 n.a.

42 29 10 10 ≥ 20

~ 26 n.a. ~ 9 n.a. n.a.

16 m% 13 m% 13 m% 15 m% 15 m%

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

n.a.

15 m%

5

Többnyire lúgálló pigmenttel módosíthatók a színek, amennyiben a gyári kiszerelés nem megfelelő. A termékleírások 5 m%-nál több színezék használatát nem javasolják.

26



4. Vizsgált anyagok A vizsgálatok során a természetes kőzetek közül a hazai műemlékek építéséhez és díszítéséhez nagy mennyiségben alkalmazott miocén korú, durva mészkövet használtam. A vizsgálatba bevonásra került a Sóskútról származó durvaszemű (DMD) és finomszemű (DMF) mészkő, továbbá a vizsglat második csoportját a restaurálási gyakorlatban hazánkban széleskörben így mészkövekhez is használt kőkiegészítő habarcsok jelentették (T, R, K jelzéssel), mindhárom Németországból származik. A negyedik kőkiegészítő habarcs egy németországi szintén gyakran felhasznált termék (Kr) jelzéssel. A gyári leírás alapján (lásd. 3.1 táblázat. pl. víztartalom m%) elkészített (alap/gyári jelzésű) habarcsok mellett módosított habarcsokat is vizsgáltam. A módosítás célja a kőkiegészítők és kőzetek kőzetfizikai paramétereinek (porozitás, szilárdság, vízfelvétel, stb.) közelítése. A gyári állapotú habarcsokhoz 30m% és 50 m% sóskúti mészkőzúzalékot adagoltam, amelyet a habarcs kezdőbetűje mögé írt számok jeleznek (T→T30, T50; R→R30, R50; K→K30, K50; Kr→Kr30, Kr50, jelkulcs a 4.1. táblázat). A felhasznált sóskúti zúzalék szemcsemérete 0-‐2 mm közötti volt. A kutatás során az 5. fejezetben bemutatott vizsgáló módszerekkel az összes minta esetén (4x3 habarcsnak és 2 alapkőzetnek) meghatároztam a fizikai jellemzőit. A habarcsok fizikai jellemzőit az alapkőzet jellemzőihez hasonlítottam. 4.1. táblázat. Vizsgált anyagok leírása és jelkulcsa (keverési arányok a 3.1. táblázat szerint) Jelölése

Gyári habarcs +30 m% mészkőzúzalék

Gyári habarcs +50 m% mészkőzúzalék

Durva mészkő finomszemű

DMF

–

–

Durva mészkő durvaszemű

DMD

–

–

Kökiegészítő I. típus

T /Terzith/

T30

T50

Kökiegészítő II. típus

R /Remmers/

R30

R50

Kökiegészítő III. típus

K /Keim/

K30

K50

Kökiegészítő IV. típus

Kr /Krusemark/

Kr30

Kr50

Vizsgált anyagok

27


RB


P(-,+>%1/()$M9,-#3#'))) !

E! .*B1@%(-)3))! .:.*'2/(-9):! T%R%;F(3.! /(! $#;B%! 4/(-.
V9E9' 26#,6./2#/(! ;/(-@')'-'))! B*-(21@%)(3;3-%)3.! %@%&L15! '@'4'-)'4A! E-! <((-'1@@9)3))!

B*-(21@%)3.! %! V9E9' 6#%/! %@%&L15G! >FT#';'4%5(! ')! %@! HIJJ! 563415! ./(-j@)'.A! E! )'(-)'@)!

%56%23.! 1(B1563(! <((-')/)'@/)! ;<5)2'5! $*PP;%.F*X(! '@L1;1((%@! %! 4*5)1.! (-
%! &;XR%)'()'.! 5634X?G! T%L@9)X?G! )%&%$X? /(! (-%.9)X(-*@1;$(121)A! =j@<5<(! P*26'@4')!

P3;$9)3))%4! %! &3;3-*)1(;%! /(! &X;#('@3(-@1(;%G! 4'@6')! )
R'$3@23-1(b!B*-(21@%)3.!4'@@'))!%!P'@T%(-51@1(!(3;15!P'@4';j@:!./;$/('.;'!*(!.';'()'4!%! B1@%(-)G! *@@')B'! %! R'$3@23-1(! .<-R'5! '@:P3;$#@X! T*R%@'T'):(/2'.;'! *(! P'@T9B)%4! %! P*26'@4')! ! f! %-! '@:.'-'@/(! /(! #)X.'-'@/(! P35)3((121;%G! %! .<;56'-')*! T%)1(3.! (-';'&/;'!

ZT:4/;(/.@')G! 5'$B'((/2]G! ()RA! E-! V9E9' 26#,6./2#/(! %-! '@B/2-'))! B*-(21@%)3.%)! P32@%@)%4!

<((-'G! %! T3--1L#.! )%;)3-X! (-%RB1563.! L'@<@/(/B'@! B%@%4*5)! %! .9(/;@')T'-! T%(-51@)! '(-.<-<.!4'25'B'-/(/B'@A!!

=34&%)*R*@*)1(*! B*-(21@%)3.!

Y(B1563(!/(!(-
>-*@1;$(12*!

^*-*.%*!

d$:1@@X(12*!

4*.;3(-.X&3(!

5634X!

@1)(-X@%23(! &3;3-*)1(!

(X.;*()1@63(3$1((%@! (-'4R'5*!'@@'51@@1(!

[M\!

T%L@9)X!

<((-&3;3-*)1(!

P%226%@!(-'4R'5*! '@@'51@@1(!

)%&%$X!

(,;,(/2!

T:)12#@1(*!

) 1()( *+,-.(''O*"8/27#7,72637'57.3)6,/2*-'N33.$I*),/,S'26#,6./2/'X40<$%$"/(3'$2'/,'CD_EEF'<26(9'

28



5.1. táblázat. A habarcs (#) és kőzet (⊗) mintákon elvégzett vizsgálatok (szabvány, megnevezés, alkalmazott eszköz, próbatestek száma, vizsgálat helyszíne) Szabvány: B=beton;

Vizsgálati

Vizsgálathoz

Darabszám

Darabszám (vizsgálat:

É=term. építőkővek;

módszer

használt

(BME)

Göttingen/Bécs)

berendezés

habarcs/kő

Kőzetek szövettani elemzése Anyagsűrűség

Olympus BH-‐2 pol. mikroszkóp Piknométer

36# /4⊗

8#

12# / 4⊗

-‐

Fázisanalitika (XRD)

Phillips PW 1800

8# / 4⊗

4# / 2⊗

MSZ EN 1925:2000 (É)

Kapilláris vízfelszívás

ScalTec SBA 51

-‐

36# / 20⊗

MSZ EN 1936:2007 (É)

Látszólagos porozitás

Kern EW 3000

72# /20⊗

-‐

MSZ EN 1936:2007

Testsűrűség

Kern EW 3000

72# /20⊗

-‐

-‐

Porozitás -‐ Póruseloszlás

Carlo Erba 2000 (GFZ Potsdam)

-‐

EN 1015-‐11:2000 (H)

Egyirányú nyomószilárdság

DigiMess M-‐10

912# /120⊗

EN 1015-‐11:2000 (H)

Hajlító szilárdság

DigiMess M-‐10

180# /20⊗

MSZ EN 1542:2000 (É)

Tapadó és szakító szilárdság

Proceq 147.10

72# /16⊗

MSZ EN 14579:2005 (É) MSZ EN 12371:2010 (É)

Ultrahang terjedési sebessége

GeoTron UKS 12

-‐

120# / 20⊗

Fagyasztás

Form + Test / Lehel Zanussi

120# /40⊗

-‐

MSZ EN 14581:2005

Hőtágulás

Egyedi építésű

-‐

68# / 18⊗

72# /20⊗

-‐

H=habarcs EN 12407:2000 (É) MSZ 18284:1979 (É) -‐

MSZ EN 12370:2000 (É)

Sókristályosodással Memmert 800 szembeni ellenállás szárítószekrény

72 # / 20⊗

MSZ EN 1015-‐1:2007 (H)

Szemcseméret eloszlás

Hawer UWL 40

8# /2⊗

-‐

MSZ EN 4715-‐7:1972 (B)

cement tartalom

10% HCl és izzító szekrény

4 #

-‐

-‐

szerves kémiai analízis

Shimadzu GCMS QP-‐2010

4 # + 1 folyadék

29



5.1. Próbatestek kialakítása

A vizsgálatokhoz részben természetes kőanyagot, részben a habarcsokat használtam. A kőzetek és a habarcsokhoz használt mészkőzúzalék a sóskúti bányából származik, ahonnan a tömbkövet 20x20x40 cm3 tömbökben hoztam el (5.2.a. ábra), míg a habarcsokhoz adagolt mészkőzúzalékot szintén abból a bányából ~20 kg kiszerelésű zsákokban szállítottam a laboratóriumba. A habarcsokból rozsdamenetes acélsablonok segítségével szabványos próbatesteket készítettem. Hajlító vizsgálatokhoz 4x4x16 cm befoglaló méretű hasábot, nyomó vizsgálatokhoz 3 cm élhosszúságú kockákat gyártottam (5.2.c. ábra). Ezekkel párhuzamosan 5x10 cm arányú hengeres próbatestek is készültek (5.2.d. és 5.3.b. ábra), habarcsok esetében 5 cm átmérőjű PVC csövek voltak a sablonok. Vékonycsiszolatokhoz ~30 mikron vastagságú mintákat állítottam elő. Higanyos pórusméret eloszlás vizsgálatához 1,5 cm vastagságú, a hőtágulás mérésére 2 cm átmérőjű hengeres próbatestek készítése volt szükséges. A tapadószilárdság vizsgálatához 20x40x10 cm3 méretű mészkő hasábokat használtam, melyek felületén 1,5 cm vastagon hordtuk fel a habarcsokat. Összesen ~2100 próbatest készült, melyeknek a részletes eloszlása az 5.1. táblázatban látható. A próbatestek kialakításához hozzávetőlegesen 280 kg habarcsra és 1,6 m3 mészkőre volt szükség (5.2.a ábra.).

5.2. ábra Próbatestek: a) a mészkő tömböket a sóskúti bányából kaptuk; b) melyekből kialakítottam a vizsgálatokhoz megfelelő próbatesteket; c) a habarcsokból készített 30 x 30 x 30 mm3 kockák; d) illetve 50 mm x 100 mm hengerek. Természetesen a habarcsokból is készültek a b) ábrán látható próbatest típusok.

30



5.3. ábra. Az értekezésben vizsgált habarcsok gyári (T, R, K, Kr), valamint +30 m% (T30, R30, K30, Kr30) és +50 m% (T50, R50, K50, Kr50) sóskúti mészkőzúzalékkal ellátott változatai

5.2. Ásványtani és szöveti vizsgálatok 5.2.1. Polarizációs mikroszkópia Mikroszkóp segítségével a habarcsokat és kőzeteket felépítő ásványokat és alkotókat vizsgálhatjuk meg (méret, alak, szerkezet, elhelyezkedés), a kötőanyag-‐ töltőanyag arányát jellemezhetjük, továbbá képet kaphatunk a porozitásról, pórusok elhelyezkedéséről és azok méretéről. A mintákból készített vékonycsiszolatok átlagos vastagsága 30 µm, melyből összesen 42 darab készült. Mintánként ez 2-‐3 vékonycsiszolatot jelentett. A vizsgálatok elvégzéséhez Olympus BH-‐2 típusú polarizációs mikroszkópot használtam (BME), illetve Zeiss AxioScope A1 mikroszkópot, míg a felvételek Olympus Camedia C-‐3040 Zoom (BME) és Zeiss AxioCam ERc 5s (Bundesdenkmalamt, A, Dr. Pintér Farkas közreműködésével) digitális fényképezőgépek segítségével készültek. A szövettani elemzés az EN 12407:2000 szabvány és Lindqvist és

31



Sandström (2000), valamint Middendorf et al. (2005a) által leírt módszertan alapján készült. 5.2.2. Röntgendiffraktometria (XRD) Röntgendiffakciós porvizsgálattal (XRD) a habarcsok ásványtani fázisait (XRD) lehetett meghatározni. A vizsgálatokhoz előkészített 100 mg pormintát Phillips PW 1800 típusú diffraktométerrel, 15 kV generátor feszültség, 10 mA generátor áramerősség, Cu (hosszú, finom fókuszú röntgencső), röntgencső anód, 1,54060 Å hullámhossz, beépített monokromátor, 2Y szög: 5–70° paraméterek mellett határoztuk meg. Az adatgyűjtéshez és azok értékeléséhez a PC-‐APD (Version 3.5) szoftvert, valamint Total Access Diffraction Database PDF-‐2 (PLUS 42) adatbázis és adatbázis kezelő szoftvert használtuk. A vizsgált habarcsok mindegyik típusának gyári állapotából is 2-‐2 minta, a megszilárdult változatokból is 2-‐2 mintát elemeztem. Összesen 18 mintát vizsgáltam. 5.3. Fizikai vizsgálatok

. 5.3.1. Nyílt porozitás, testsűrűség, tömörség, anyagsűrűség és szemeloszlás

A köveken és a habarcsokon a nyílt porozitás vizsgálatot az MSZ EN 1936:2007 szabvány alapján végeztük. A számítások során a kőzetek, a gyári habarcsok, valamint a különböző adalékanyaggal elkészített próbatestek min. 5, max. 10 darab eredményét használtam fel. Továbbá a minták testsűrűségét is meghatároztam az MSZ EN 1015-‐10 szabvány figyelembevételével. A vizsgálatokat a szárítószekrényben tömegállandóságot elért mintákon végeztük (24 ± 2 óránként mért tömeg különbsége nem több, mint 0,1%). Az össz-‐ és látszólagos porozitás meghatározásával azonos mennyiségű minta felhasználásával. A vizsgálathoz készített minták száma 92.

Anyagsűrűségüket az MSZ 18284/2:1979 szabvány szerint piknométerrel

mértem meg. A minták szemnagysága porítás után kisebb volt, mint 0,2 mm, amelyet ezután pórusmentesnek tekintettem. A vizsgálat során 16 darab pormintát elemeztem.

A tömörséget (t) a testsűrűség és az anyagsűrűség hányadosaként kaptam meg.

32



Szemcseméret eloszlást az MSZ EN 1015-‐1:2007 szabvány szerint vizsgáltam.

Gyári habarcsonként 4 mérést végeztem, azaz összesen 16-‐ot. 5.3.2. Kapilláris vízfelvétel Méréséhez MSZ EN 1925:2000 szabvány figyelembevételével habarcsonként 2db 80 mm magas 40 mm x 40 mm alapterületű, hasáb alakú próbatestet előbb szárítószekrényben tömegállandóságig szárítottam (60±5°C), majd egy mérleg aljáról lógattam le. A felfüggesztett próbatestet 1 mm mélyen desztillált vízbe mártottam (ahol a víz mélysége min. 1,5-‐2 cm), s az egész szerkezetet egy áttetsző műanyag dobozba helyeztem – mellyel a zavartalan mérési körülményeket biztosítottam. A mérési folyamat során figyeltem az állandó hőmérsékletre és páratartalomra (20±2°C, RH 55±5%). A vízfelvétel mértékét minden 5. másodpercben egy számítógép rögzítette. Az így kapott görbéből a vízfelvételi együtthatót lehetett meghatározni, Ez a jellemző adja meg, hogy a kőzetnek vagy habarcsnak egységnyi meghatározott felületen mekkora a vízfelszívó képessége (aszimptotikus vízfelvétel kg/m2). Az elemzett minták számát a próbatestek vízfelvételi sebessége határozta meg. A nagyszámú minta és ismétlés miatt a kísérleteket 4-‐5 napnál minden esetben leállítottam, még akkor is, ha nem telítődtek ezen idő alatt a próbatestek. A vizsgálat során a kőzetekből és habarcsokból 92 darabot elemeztünk; eltérő anyagonként a mérés sikerességétől függően min. 2, max. 5 darabot.

A porozitás osztályozása, így a kapilláraktív pórusok besorolása sem egységes a

szakirodalom szerint. Egyes hivatkozások kapillárs pórusoknak nevezik az 1 -‐ 1000 μm között (Forgó 2008), míg mások a 1 – 300 μm közötti (Setzer 1987), vagy 0,1 – 100 μm közötti (Kriston 2000), sőt egyes esetekben a 0,1 -‐ 1000 μm közötti tartományt is (Mier 2010). Utóbbi szerző a kapilláraktív tartományt további 3 részre is osztotta: mikro-‐ kapillár, kapillár és makro-‐kapillár pórusokra. Pórustartományok sokfélesége 5.2. táblázatban látható. A mérnöki gyakorlatban az 1 μm alatti pórusoknál nem számolnak kapilláraktivitást, azonban a 0,1 μm méretű pórusok már 100% páratartalom alatt is telítődhetnek. A restaurátori gyakorlat során a mikropórusok felső határa 0,1 μm, hiszen a kőzetek romlási folyamataiban (fagy-‐ és sókárok) jelentős a szerepük (Goudie et al 1997, Kriston 2000). 33



5.2. táblázat. Szerzőnként eltérő pórustarományokat osztályozó táblázat Barsottelli et al. (2001), Kaneko (1994), Zdravkov, Cheremskoj (1985), illetve Siegesmund és Snethlage alapján (2011) makropórus mezopórus [µm] Szupermikropórus Mikropórus ultramikropórus [µm] -‐

[µm] 5 > r

[µm] -‐

0,2 > r > 0,0015

0,0015 > r > 0,0006

0,0006 > r

-‐

d > 0,05

0,05 > d >0,003

0,003 > d > 0,00014

~ 0,0012 -‐ 0,0014

0,0007> d > 0,00035

Cheremskoj 1985

d > 2

-‐

-‐

2 > d > 0,2

0,02 – 0,04 > d

Klopfer 1985

5 > r

0,1 -‐ 1000

-‐

0,1 > r

-‐

[µm] 200-‐2000

5-‐200

r > 0,2

IUAPC -‐ Gregg and Sing 1982

De Quervain 1967 Dubinin 1979

Kaneko 1994

d > 0,05

0,05 > d > 0,002

0,002 > d > 0,0007

0,002 > d

-‐

Kordikara 1999

d ~ 1 -‐ 100

0,002 -‐ 0,05

d ~ 0,025 -‐ 1

d ~ 0,1 -‐ 3

d ~ 0,0003

Barsottelli 2001

r > 150

150 > r > 0,0037

-‐

0,0037 > r

-‐

5.3.3. Látszólagos porozitás és póruseloszlás

Az időállóságon kívül több restaurátori tevékenységet is meghatároz a

természetes kőzetek, valamint habarcsok egyik legfontosabb tulajdonsága a porozitás (szilárdítás, felületvédelem, kőkiegészítés, stb.). A póruseloszlás meghatározása rendkívül fontos, hiszen a kövek és habarcsok folyadék-‐ és gáz közlekedésének az egyik meghatározó eleme. A pórusok kapcsolatából (hálózatából), a pórusok méretéből és a pórustartományok százalékos arányából a szövetben vándorolni képes nedvességre lehet következtetni. Legtöbb esetben a pórusoknak jelentős a szerepe a kőzetek tönkremenetelében (pl. a már emlegetett fagy-‐, sókár, duzzadás, hővezetés kapcsán).

Műemléki épületek restaurálása során, illetve után gyakran látni olyan

jelenséget, ahol a javítás helyén, a kőkiegészítő habarcs tónusa megváltozik, a kontraszt megnő a kőzet és a habarcs között. A jelenség nem csak a nedves időszakban tapasztalható. Az egyik oka, hogy a habarcsok eltérő ütemben, legtöbbször lassabban veszik fel a vizet (csapóeső, talajvíz, stb.), illetve a nedvességet a környezetből, levegőből (pára, kapilláris kondenzáció, stb.). Másik oka a vízleadás látványos különbsége, melynek során a habarcsok többnyire lassabban is adják le a felhordással bejuttatott, vagy a környezetből felvett nedvességet. A különbség a habarcs felhasználásától kezdve jelen van, s mint probléma előbb-‐utóbb a kőzet vagy a habarcs tönkremenetelében játszik fontos szerepet (esetleg mindkét anyagban egyidőben). Ismert tény, hogy a tönkremenetel nedves környezetben felgyorsul. Nedvesség jelenlétében a porózus anyagok eltérően ugyan, de többnyire érzékenyek a fagy-‐ és sókristálylodásra.

34



A minták vízzel telítése légköri nyomáson csak a porozitás egy részét jellemzi, ezért több vizsgálati módszer közül a mintákat vákuum alatt desztillált vízzel is telítettük, melyből a felhajtóerő és az Archimédesz törvénye alapján a testsűrűséget és a látszólagos porozitást határoztam meg. A látszólagos porozitás meghatározása után a minták pórusait higannyal is telítettük, így a pórusméret eloszlásról is képet kaptam (Doveton 1987). Ismert még a Brunauer-‐Emmet-‐Teller elméleten alapuló nitrogén szorpciós eljárás is, de erre a vizsgálatra nem nyílt módom. A porozitás és a pórusméret eloszlás meghatározására Carlo Erba 2000 (GFZ Potsdam) típusú higanyos porozimétert használtam6. A készülék méréstartománya 2000 bar-‐ig terjed, melyet fokozatos növeléssel ér el. Kezdetben csak makropórusok, majd a nyomás fokozásával a mikropórusok is higannyal telítődnek. A készülék a 0,004 µm – 50 µm pórussugár tartományban képes mérést végezni. A vizsgálathoz henger alakú próbatestet kell készíteni (Ø 15 mm) A berendezés számítógépre rögzítette a nyers adatokat, amelyeket a POROTEC cég Pascal szoftver 1.03 verzióval értékeltem ki. A vizsgálathoz használt mintatestek kialakítása a testsűrűség és a látszólagos porozitás meghatározása után nyílt lehetőség. A póruseloszlás vizsgálathoz a próbatestek méretét a higanyfelvétel, azaz a porozitás függvényében kell meghatározni. (Nagyobb porozitás esetén kisebb próbatestet kellett a mérőkapszulába helyezni.) Az 10 mm átmérőjű próbatestek hossza 15-‐40 mm közötti változott. (30% feletti látszólagos porozitás esetén 15mm-‐nél kisebb, 12% alatt pedig 40 mm – vagy hosszabb -‐ mintákon kell a mérést végezni). A próbatest hosszának kiválasztását korábbi laboratóriumi mérések eredményeiből készült regressziós görbe segítette. A habarcsokból típusonként és a mészkőzúzalék mértékétől függően 3-‐3 db készült, illetve 5-‐5 db a természetes kőzetekből. Ha a vizsgálat sikertelen volt, akkor többször is megismételtük a mérést. Az összes vizsgált próbatest ~100 db volt. 5.3.4. Ultrahang terjedési sebesség Az MSZ EN 14579:2005 szabvány alapján a vizsgált kőzetekből és habarcsokból 10-‐10 darab 100 mm x 50 mm befoglaló méretű hengeres próbatestet, és 30x30x30 mm3 kockákat elemeztünk (összesen 140 db mintát). A vizsgálathoz GeoTron UKS 12 berendezést használtam (5.4. ábra), melyben az ultrahang generátor USG 40, a jelerősítő 6

Tisztában vagyunk a higanyos porusméret eloszlás vizsgálat korlátaival, hiszen az eljárással nem kapunk teljes képet a pórusok valós méretről, csak a pórusok bejárati nyílásáról.

35



GetTron VV41, a jeladó UPG 250, a jelvevő UPE, míg az oszcilloszkóp Fluke 192 volt. A vizsgálati eredmények értékelését a LightHouse 2000-‐SM szoftver segítette. A vizsgált minta felülete és a jeladó-‐jelvevő között a közvetítő közeg nedves agyag volt.

5.4. ábra. Ultrahang terjedését vizsgáló berendezés (Göttingen – labor)


Kőzetek és habarcsok esetében is a vizsgálathoz használt próbatestek minden

esetben 30x30x30 mm3 kockák voltak (3.5. ábra). A próbatestek kizsaluzása után 3, 7, 14, 28 és 90 nappal mértük a terhelhetőségüket. A nyomószilárdság meghatározásához a habarcsokból alap, +30 m%, +50 m% sóskúti mészkőzúzalékkal ellátott próbatestekből több széria is készült. A tárolási körülmények változtatásával a környezeti hatások (hőmérséklet, pára) habarcsok szilárdságára gyakorolt hatását vizsgáltuk. A szokványos labor viszonyokon kívül (kontrol II. széria: ~20±2°C-‐on, RH ~55±5% között) 5 féle időjárási körülményt szimuláltunk. 1. Klímaszekrényben (20±2°C-‐on, RH 55±5% között, amely tulajdonképpen megegyezik a laborkörülmények között tároltakkal, azzal szigorítva a feltételeket, hogy itt a hőmérséklet és a páratartalom állandó volt. (A laborban a két paraméter az évszaktól és laborhasználattól függően folyamatosan változott – igaz csak kis mértékben és viszonylag lassan), 36



2. Programozható szárítószekrényben. Egy átlagos nyári időszakot szimuláltam pl. egy homlokzaton: azaz 8 óra 20±2°C-‐on, majd 8 óra 60±2°C-‐on és ismét 8 óra 20±2°C-‐on. Itt az ismétlési szám megegyezett a habarcs korával (1 nap/1 ciklus), 3. Megemelt párátartalomban, zárt térben, nedves anyaggal letakarva. Ezzel egy a restaurátori gyakorlatban bevett technikát modelleztem. A restaurátori módszer célja, hogy a frissen felhordott habarcsok melegben ne égjenek ki a napon, vagy a szélben. De az eljárással pótolni lehet a kőzet által elszívott nedvességet is, mely szinte minden esetben fennáll – kivéve, ha a kőzetet a kezelés előtt telítették vízzel. (Tárolási körülmények: 20±2°C, RH 95±5% között), 4. Fagyasztószekrényben kétféleképpen: 4.a. Szabványosan, programozott hűtőládában (-‐20±2°C és +20±2°C). Itt naponta hozzávetőleg 2 ciklussal lehetett számolni. (Ebben az esetben minden ciklus elárasztással/telítéssel kezdődött.) 4.b. Nem szabványosan, előre nem programozható fagyasztószekrényben: -‐ 20±2°C és +20±2°C között, ahol naponta 1 ciklussal dolgoztunk. (Csak az első ciklus előtt voltak a próbatestek telítve.) 5. 14 m%-‐os Na2SO4 sóoldatban, (20±2°C-‐on, majd 105±2°C), napi 1 ciklust szimuláltunk.

A 4 alap habarcsból és 12 alváltozatából (+30 m% és + 50 m% mészkőzúzalékkal)

összesen 912 próbatest készült.

Az egytengelyű nyomószilárdságot az EN 1015-‐11:2000 szabvány alapján

DigiMess M-‐10 készülék segítségével határoztam meg. A berendezés maximális terhelhetősége 200 kN és a terhelési sebesség minden esetben 0,2 kN/s volt. A habarcsok szilárdsági értékeit min. 3, max. 10 próbatest átlagából kaptam meg (rendelkezésre álló habarcs mennyiségétől függően).

A kőzetek nyomószilárdságának meghatározására 120 próbatest készült (lásd.

részletesen a 5.1. táblázatban). A kőzetek szilárdságát, a próbatestek kialakítása után laborkörülmények között tárolt, és nedvességgel telített mintákon határoztam meg. Az időállósági vizsgálatok során a próbatestek az ismétlődő ciklusok során teljesen tönkrementek, így azokon nem lehetett szilárdsági vizsgálatokat végezni. Olyankor a

37



tömegveszteségüket (fényképen állapotukat) rögzítettük lépésről-‐lépésre, mindig a ciklusok folyamán.

5.5. ábra. Nyomószilárdság vizsgálatra előkészített kockák (30 x 30 x 30 mm3). a) T típusú kőkiegészítő habarcs gyári leírás alapján készített próbatestje; b) T típusú kőkiegészítő habarcs +30 m% sóskúti mészkőzúzalékkal: azaz T30; c) T típusú kőkiegészítő habarcs +50 m% sóskúti mészkőzúzalékkal: azaz T50


A hajlítószilárdság vizsgálat esetében is az EN 1015-‐11:2000 szabvány szerint

jártunk el. A 3, 7, 14, 28 és 90 napos hasábok szilárdságát vizsgáltuk meg. A hajlító-‐ húzóvizsgálatok során a gyári leírás alapján elkészített alap habarcsok mellett az eltérő összetételű (+30 m% és +50 m% mészkőzúzalékos), valamint különböző tárolási körülmények

között

megszilárdult

mintákat

elemeztünk

(1.

laborban,

2.

klímaszekrényben, 3. fagyasztószekrényben nem szabványosan. A pontos adatok a tárolási körülményekről a 5.3.5. fejezetben vannak részletezve.) A hajlító-‐ húzószilárdság vizsgálatot szintén a DigiMess M-‐10 készülék segítségével végeztem, hasonló körülmények között (terhelési sebesség minden esetben 0,2 kN/s). Összesen 220 darab próbatest készült: 180 darab habarcsból és 40 darab a kétféle típusú kőzetből.

5.3.7. Tapadószilárdság és tiszta húzószilárdság

A habarcsok tapadószilárdság vizsgálatát az MSZ EN 1542:2000 alapján

végeztük el az alap habarcsokon, valamint az 50 m%7 mészkőzúzalékkal ellátott próbatesteken. A kísérlethez 100x200x400 mm3, az általunk is vizsgált mészkő hasábok 7

A méréshez viszonylag nagy mennyiségű habarcsra volt szükségem. Kellő mintamennyiség hiányában választanom kellett, hogy melyik módosított habarcsot vizsgáljam. A várható értékek alapján (1 MPa alatti eredmények), az extrém, +50 m% mészkőzúzalék adagolás tűnt jobb választásnak, mivel így várhatóan a mérhető eltérés is szignifikáns eltérést mutat majd. A készülék mérési pontossága: 0,1 N/mm2.

38



szolgálták a hordozó felületet (5.7.b. ábra). A vizsgálat sematikus képe a 5.6. ábrán látható. A szakító korong átmérője 50 mm. A korong és a habarcs között metil-‐metakrilát volt a ragasztóanyag. A habarcsok felhordása előtt a vágott kőfelület portalanítva lett. A hordozó kőfelületet kétféleképpen készítettük el. Egyik esetben előkezelés nélkül, a kiszárított kőzetre hordtunk fel a habarcsokat, míg a másik esetben a habarcs felhordása előtt a kőzetet telítettük vízzel.

5.6. ábra. A tapadószilárdsági vizsgálat sematikus ábrája. A mészkő hordozó vastagsága 10 cm, dc=1,5 cm, tr=1,5 cm

5.7. ábra. a) A tapadószilárdság vizsgálatához készített próbatestek; b) a vizsgálóberendezés

A tapadószilárdság meghatározáshoz habarcsváltozatonként 4 darab mintát elemeztem. Kövekből összesen 6-‐6 darab hasáb készült, melynek mind a két oldalát felhasználtuk a vizsgálat során.

Tiszta húzószilárdság meghatározásához újabb próbatestek készítettem a

habarcsokból és mészkövekből. Befoglaló méretük 200 x 200 x 100 mm3 volt. Ebben az esetben a tesztelt mintákat saját anyagukból szakítottam ki (5.8. ábra). Mindkét vizsgálathoz ugyanazt a berendezést használtam és a folyamatot is hasonlóan, egyenletes terhelési sebességgel végeztem (Proceq, Dyna Estrich 147.10, melynek a

39



mérési tartománya: 0-‐2,2 N/mm2, és a mérési pontossága: 0,1 N/mm2). A két különböző vizsgálathoz összesen 92 próbatest készült.

5.8. ábra. A tiszta húzószilárdság vizsgálat sematikus ábrája -‐ a mészkő 10 cm vastag, míg dc= ~ 7 cm

5.4. Időállósági vizsgálatok 5.4.1. Fagyállóság

Az előkészített mintákat kétféle fagyasztási eljárásnak tettem ki. Egyik esetben a

minták 28 napos koruk után, szabványos körülmények között a fagyasztóládában előbb vízzel lettek telítve, majd fagyasztva. A folyamat ~6 óra nedves telítésből, ~6 óra fagyasztásból áll, amely teljesen automatizált volt – 2 ciklus/nap. Szabvány szerinti 25 ciklus után a vízzel telített szilárdsági érték 70%-‐áig tekintjük fagyállónak a próbatesteket. Ha a minták nem voltak alkalmasak a szilárdsági vizsgálatok elvégzésére, akkor az időállóságot a tömegveszteségből határoztam meg. Itt is az MSZ EN 12371:2010 szabvány volt irányadó. A szabványos MSZ EN 12371:2010 (25 ciklus) fagyasztáson kívül, szabványon kívüli fagyasztásnak is kitettünk egy sorozat próbatestet (50 és 100 ciklus). A szabványtól abban tértünk el, hogy csak az első fagyasztás előtt telítettük a próbatesteket vízzel, míg a további ciklusok előtt már nem. Így a próbatestek csak a készítésükhöz felhasznált, illetve egyszeri telítéssel bejuttatott nedvességet tartalmazták. Ezzel a kísérlettel a téli időszakban készült kiegészítéseket modelleztem. Télen általában nem jellemző, hogy a pl. falra frissen felhordott habarcs folyamatosan kapna annyi nedvességet, amivel állandóan, újra és újra telítődne. Ilyen jellemzően csak az esőnek – hónak kitett vízszintes felületeknél fordul elő.

40



Összesen 140 kő és habarcs próbatest használtam fel a fagyasztái vizsgálat során.

6.4.2. Sókristályosodással szembeni ellenállás

A kőzetek és habarcsok sókristályosodással szembeni viselkedését a MSZ EN

12370:2000 szabvány alapján végeztem. A vizsgálatsoron belül a következő folyamat ismétlődött: a mintatesteket 14 V% Na2SO4

x

10H2O oldatban tároltam labor

körülmények között (+20°C±2°C), majd szárítószekrényben 105°C-‐on készítettem elő az újabb sóoldatba merítésre. A ciklusok között mértem és rögzítettem a tömegváltozást nedves és száraz állapotban is. A habarcsból és kőzetekből készült min 5 db, de max. 8 db, összesen ~92 próbatestet elemeztem. A vizsgálathoz 30x30x30 mm3 kockákat használtam. A folyamatról fényképek és videók is készültek8.

6.4.3. Hőtágulás

A habarcsminták és kőzetek hőtágulását egy egyedi építésű, induktív útfelvevős dilatométrerrel határoztuk meg a göttingeni laboratóriumban. A szerkezetbe egyszerre 6 darab 50 mm hosszú, 15 mm átmérőjű minta vizsgálható. Kétféle méréssorozat közül az egyik esetben a hőmérséklet 20°C-‐ról egyenletesen növelve értük el a 90°C-‐ot. (0,75°C/perc). Míg a második esetben a mintákat 20°C-‐ról egyenletesen hűtöttük le -‐ 20°C-‐ra – melyből még csak részeredményeink vannak. A vizsgálatokat elvégeztük kiszárított mintákkal, és vákuum alatt vízzel telítettekkel is. A ciklusszám minden esetben 4 volt. Összesen 42 próbatestet használtunk a mérések folyamán. A hosszváltozást (pontossága 0,1 µm volt) és a hőmérséklet aktuális állapotát egy számítógép rögzítette (5.9 ábra). A kőzetek anizotróp tulajdonsága miatt a DMF és DMD mészkő minták hőtágulásának vizsgálatát a 3 fő irányban (x, y és z jelöléssel) készítettük el. A habarcsokat szerkezeti szempontból izotrópnak tekintettük, azaz nem neveztünk ki fő irányt. A sablonba került habarcs elvileg homogén volt és a szilárdulás során egyik irányból sem érte további terhelés vagy erő.

8

A videó azért készült, mert a K típusú habarcs (de főleg a K30, K50) tönkremenetele nagyon gyors (és látványos volt).

41



5.9. ábra. Hőtágulás mérésére alkalmas, egyedi építésű mérőberendezés (Göttingen – labor)

5.5. Szerves kémiai vizsgálatok A minták előkészítése során 2g habarcsminta került be egy jól zárható üvegbe, 3-‐

3 ml toluol oldószerrel. Fél órán keresztül, 60°C-‐on termosztálódtak, ekkor lezajlott az extrakció. Gázkromatográf-‐tömegspektrométer (GC-‐MS) segítségével az extraháló oldószerből lehetett mérni az elpárolgott, szerves molekulák mennyiségét és tömegét. A vizsgálathoz használt gép típusa Shimadzu GCMS QP-‐2010, a kolonnáé Rtx1-‐ms 30m x 0.32 mm x 1 mikrométer. (hossz x belső átmérő x szilikon polimer filmvastagsága). Az injektor és az ionforrás 250°C-‐os volt.

42



6. Vizsgálati eredmények

6.1. Próbatestek szöveti-‐ásványtani jellemzői

6.1.1. Makroszkópos leírás

A kereskedelmi forgalomban kapható kőkiegészítő habarcsok gyártói zsákolt kiszerelésű termékeit legtöbb esetben széles színválasztékkal készítik, ezért a leírás során színeltérést nem említjük. Sokkal meghatározóbb a megszilárdult habarcs struktúrája. A gyári habarcsok szilárdulás után masszív, tömör külsőt mutatnak. A kereskedelmi forgalomban használatos, tesztelt anyagok közül az R jelű habarcsminták megjelenése, felülete emlékeztet leginkább a sóskúti típusú, finomszemű (DMF), esetleg középszemű mészkövek megjelenésére (6.1. ábra). Természetesen léteznek olyan eljárások, amikor szilárdulás után a felületet megmunkálják, így közelítik az eredeti kőzetekhez. A felületi megmunkálás első lépése a visszapergetés (lásd. Fogalomjegyzék), amit különböző, kőfaragói technikákkal lehet módosítani, heterogenizálni: a faragás (pl. spicc vagy fogas vésőkkel), csiszolás (finomabb és durvább anyaggal egyaránt), homokszórás (alacsony, illetve magasabb nyomáson), stb. tartozik ide.

6.1. ábra. Próbatestek: finomszemű durva mészkő balról (DMF) és kőkiegészítő habarcs jobbról (R)

43



6.1.2. Polarizációs mikroszkópi vizsgálatok A habarcsok szöveti vizsgálatának eredményét, valamint az egyéb vizsgálatokkal (szerves analitika, SEM-‐EDX) meghatározott részletes kötőanyag-‐töltőanyag leírását a 6.1. táblázat tartalmazza. Egyes minták mikroszkópos vizsgálatok során készült felvételek közül a jellegzetes mikroszkópos-‐szöveti képeit a 6.2. ábra mutatja.

6.2. ábra. Habarcsok vékonycsiszolatának mikroszkópos képe; b,f) párhuzamos nikollal, a,c,d,e) keresztezett nikollal.

Általánosan elmondható, hogy a minták hidraulikus kötőanyag-‐tartalma (fehér portland cement) a hidratálatlan cementszemcsék által egyértelműen kimutatható. Optikai tulajdonságaik alapján többnyire részben hidratált alit (C3S), és kis mennyiségben belit (C2S) volt látható. Egyes mintákban (ld. 6.1. táblázat) lemezes portlandit (Ca(OH)2 – 6.2.a. ábra), mint a cementhidratáció terméke és/vagy mint a gyári keverékben jelen lévő oltott mész nem karbonátosodott maradványa volt megfigyelhető. 44



6.1. táblázat. Az alap habarcsok (T, R, K, Kr) kötő-‐ és töltőanyagának összefoglaló táblázata Minta jele T

R

K

Kr

Kötőanyag jellemzése SEM-‐EDX, szerves analitika Hidraulikus kötőanyag, sok nem hidratált cementszemcsével. Kevés portlandit jelenléte, ami utalhat a tiszta fehér portland cementre vagy az alacsony mésztartalomra. Nagyon hasonló a T jelű kb. 1% habarcshoz, de több tömegszázaléknyi portlandit-‐ és propilénglikol karbonáttartalom (magasabb oligomer formában mésztartalom és/vagy jobb hidratáció miatt) Hidraulikus kötőanyag, Titánfehér és hidratálatlan C3S (fehér vörösokker és/vagy vasoxid portland cement) pigmenttel (Fe2O3) szemcsékkel, vöröses-‐barna kötőanyag mátrixban. Elszórtan finomszemcsés-‐ üveges vulkáni kőzetszemcsék látszanak, melyek trasz használatára utalnak. Hidraulikus kötőanyag, gyári utasítás hidratálatlan C3S > C2S alapján, egyéni adagolású propán-‐ cementszemcsékkel. Mész jelenléte nem bizonyítható diol oligomereket egyértelműen. tartalmazó folyadék mikroszkóppal

Biztonságtech.adatl apok alapján Portland cemenet (PC) (10-‐25 m%) + Ca(OH)2 (2-‐10 m%) PC (fehér) + Ca(OH)2 PC + trasz + okker + TiO2 PC + egyéb

T50

ld. T

ld. T

ld. T

R50

ld. R

ld. R

ld. R

K50

ld. K

ld. K

ld. K

Kr50

ld. Kr.

ld. Kr

ld. Kr

töltőanyag jellemzése mikroszkóp becsült tartomány Jól osztályzott, átlagos közepesen-‐jól méret: koptatott/kerekített 0,2-‐0,4 mm zömében kvarc, min-‐max: polikristályos kvarc és 0,05-‐0,9 mm kevés földpát szemcse. Közepesen osztályzott, gyengén-‐közepesen koptatott/kerekített zömében kvarc, polikristályos kvarc és kevés földpát szemcse. Közepesen osztályzott, gyengén-‐közepesen koptatott/kerekített zömében kvarc, polikristályos kvarc és kevés földpát szemcse.

átlagos méret: 0,3-‐0,5 mm min-‐max: 0,05-‐0,7 mm

Közepesen osztályzott, gyengén-‐közepesen koptatott/kerekített zömében kvarc és kevés földpát. Továbbá itt látható még karbonátos frakció is. 1. ld. T + 2. karbonátos szemcsefrakció (sóskúti)

átlagos méret: 0,1-‐0,3 mm min-‐max: 0,1-‐0,3 mm

1. ld. R + 2. karbonátos szemcsefrakció (sóskúti) jobban cementált, kevésbé porózus 1. ld. K + 2. karbonátos szemcsefrakció 1. ld. Kr + 2. karbonátos szemcsefrakció (sóskúti):

átlagos méret: 0,3-‐0,5 mm min-‐max: 0,05-‐1 mm

átlagos tartomány (becslés!) min-‐max (átlag): 0,2-‐4 (0,2-‐0,4) mm átlagos tartomány (becslés!) 2 frakció: 0,2-‐0,3 mm 1-‐1,5 mm átlagos tartomány (becslés!) 2 frakció: 0,1-‐0,4 mm 1,5-‐1,5 mm átlagos tartomány (becslés!) min-‐max (átlag): 0,2-‐4 (0,1-‐0,3) mm

A nagy mennyiségű, finomszemcsés maradvány hidratálatlan cementszemcse jelenléte mindenképp a habarcsok „földnedves” konzisztenciájára és ezáltal a bekeverésnél használt kis mennyiségű vízre utal. A felvételeken jól látható a töltőanyag hézagmentes 45



illeszkedése is, illetve az is látható, hogy a kötőanyag nem töltötte ki a porózus töltőanyag üregeit.

6.1.3. Ásványos összetétel (XRD)

A röntgen diffraktogrammok a négy különféle habarcs esetében nagy

hasonlóságot mutattak (6.3. ábra és 6.1. táblázat). A kvarc (Q), kalcit (C) csúcsok mutatják a legnagyobb azonosságot. Mind a négy habarcs esetén a belit/β-‐larnit (L) csúcs is kimutatható, de leginkább a T és a Kr jelzésű habarcsokban egyértelmű. A K jelű habarcs mintában ezeken az ásványokon kívül a K jelű mintában feltehetően karbonát-‐ fluor-‐apatit (Cf) és rutil (R) található még (6.2. táblázat).

6.3. ábra. A négy gyári habarcs diffraktogrammja (T, R, K, és Kr)

46



6.2. táblázat Mészkövek és habarcsok ásványos összetételét bemutató táblázat. Adatok: Magnesian mészkő Bourgès 2006, Tuffeau mészkő Beck et al. 2003, Van et al. 2007, Beck et al. 2008

6.2. Fizikai vizsgálatok eredményei

6.2.1. Porozitás, testsűrűség, anyagsűrűség, tömörség és szemeloszlás

A vizsgálatok eredménye alapján a vizsgált habarcsok minden típusánál a sóskúti

durva mészkőzúzalék adagolása (30 m% és 50 m%) sűrűség csökkenést és porozitás növekedést okozott (6.3. táblázat). 50 m% mészkőzúzalék hozzáadásával a legnagyobb porozitás növekedést a K típus esetében (11,2%). Legkisebbet pedig a Kr típusú habarcsnál (3,6%) mértem. A testsűrűségi adatok esetében a Kr habarcsnál volt mérhető a legnagyobb mértékű csökkenés (11,8%), míg a legkisebb az R típusnál mutatkozott (1,4%). A szemeloszlási vizsgálat szerint a tesztelt habarcsok mindegyike nagyon finom frakciójú, szemcsetartományuk sehol nem haladja meg az 1 mm-‐t (6.5. ábra). A habarcsokhoz kevert mészkőzúzalék ennél változatosabb szemeloszlású. a 2 mm-‐t meghaladó részek tartalma 5 m% alatti (6.5.a. ábra).

47



6.3. táblázat. Tesztelt durva mészkövek (DMF, DMD), kőkiegészítő habarcsok (T, R, K, Kr), és sóskúti mészkőzúzalékkal ellátott habarcs próbatestek (T30, T50, R30, R50, K30, K50, Kr30, Kr50) sűrűségi értékei Minta jele

anyagsűrűség

ρA

[g/cm3]

testsűrűség

ρM [g/cm3]

DMF

2,69

1,65

DMD

2,73

1,78

T

2,72

1,93

T30

2,67

1,89

T50

2,65

1,81

R

2,52

1,83

R30

2,46

1,74

R50

2,45

1,72

K

2,70

1,59

K30

2,67

1,58

K50

2,65

1,58

Kr

2,52

1,48

Kr30

2,61

1,58

Kr50

2,65

1,61

6.4. táblázat. A vizsgált durva mészkövek (DMF, DMD), kőkiegészítő habarcsok (T, R, K, Kr), és a sóskúti mészkőzúzalékkal ellátott habarcs próbatestek (T30, T50, R30, R50, K30, K50, Kr30, Kr50) porozitási értékei és tömörsége Minta jele

látszólagos

tömörség

porozitás [%]

= ρM / ρA

DMF

38,83

0,61

DMD

33,96

0,65

T

25,55

0,70

T30

28,18

0,69

T50

32,47

0,68

R

29,85

0,72

R30

31,78

0,70

R50

32,83

0,69

K

35,65

0,60

K30

38,62

0,59

K50

39,72

0,58

Kr

41,73

0,60

Kr30

42,14

0,61

Kr50

43,25

0,62

48


/<$#+)fgh)


C!

M!

=!

=;!

.:-b-%@/.! ,-#$4,#$&3#/)f$$h)

!

2(0(*+,-.(*X.$"$,*3.,637')N%#$J'0/#/%43*-0*.'/+/)*,2'"A3.-B.f./,A-A'A3'/')16%7'0/#/%43*-A'P':&'k&'O&'O%'

!

!!!!!NAHAHA!!!!!=%&*@@1;*(!B9-P'@B/)'@!

E! B*-(21@%)! (3;15! '26/;)'@4,'5! )%&%(-)%@T%)X! B3@)! %! 4*5)1.! L'@'5):('5! '@)/;:!

B9-P'@B/)'@*!)#@%L$35(12%A!726'(!4*5)1.!(-*5)'!&';F'.!%@%))!Z\+^G!\+^]G!41(3.!)
%@%))! ('4! )'@9):$)'.! ZCG! MG! =;]A! E! %! 4/(-.:! /(! %! )*(-)%! T%R%;F(! 4*5)1.! .*(-143@)! %(-*4&)3)*.#(!B9-P'@B/)'@*!'26j))T%)X*!.<-<))!5%26!'@)/;/(!4#)%)T%)X!.*!CW9V9'26#,6./2FA!!

E! 261;*! ;'F'&)! (-';*5)! '@./(-9)'))! T%R%;F(3.5%.! Z4'@6'.! '(')/R'5! %-! %@%&!

.<):%56%2p)<@):%56%2! %;156)! 5'4! B1@)3-)%))%4 4'2! )3B1RR*! 4/(-.:.:-b-%@/..%@] %!

.%&*@@1;*(! B9-P'@(-9B1(%! 4*5$'5! '(')R'5! .*('RRG! 4*5)! %-! 1@)%@%4! %$%23@)! 4/(-.:-b-%@/..%@! '@@1)3))! 4*5)1./A! 726'(! T%R%;F(3.51@! %! 5
4/(-.:-b-%@/.! ZCKIG! CVIG! MKIG! MVIG! =;KIG! =;VI]! 4/;(/.'@)! 4/;)/.,! .%&*@@1;*(! B9-P'@B/)'@! 5
B9-P'@B/)'@!5
E! .%&*@@1;*(! B9-P'@B/)'@)! %! P*534(-'4,! $#;B%! 4/(-.:! 4#)%))%! Z\+^D! NSGV! .2p4H(IGV]A! E! 261;*! T%R%;F(3.51@! ZCG! MG! =G! =;]! 4/;)! %(-*4&)3)*.#(! '26j))T%)X! 5%26(12;'5$'..'@! '@4%;%$!%!.:-')'.!/;)/.'*):@!ZJGeS?KGH!.2p4H(IGV!?!W9V9'26#,6./2FA!!

E! )';4/(-')'(! .
49



6.5. táblázat. Kövek és habarcsok kalilláris vízfelvételi együtthatója Aszimptotikus vízfelvételi együttható [kg/m2s0,5] Minta jele DMF DMD T R K Kr

alap

+30%

+50%

68,55 52,3 1,98 2,05 3,2 2,62

-‐ -‐ 2,16 3,32 9,51 3,77

-‐ -‐ 5,71 5,11 18,04 5,54

6.2.3. Póruseloszlás

A 6.6. ábra alapján a természetes kőzetek túlnyomó részben a 10-‐1 és a 10-‐4 mm

közötti sugarú pórusokkal rendelkeznek, póruseloszlásuk bimodális jellegű. A kőkiegészítők esetében a pórusméretek a mezo-‐ és mikropórusok irányába tolódnak el, így ezeknél a 10-‐3 és a 10-‐4 mm közötti sugarú pórusok a meghatározóak, póruseloszlásuk pedig unimodális képet mutat. Az átlagos pórussugár méret változása numerikusan az 6.6. táblázatban olvasható le. A 6.5. ábrán a két mészkő, és az alapösszetételű habarcsok és mészkőzúzalékkal ellátott változatainak a teljes póruseloszlása követhető. A kőzetek és habarcsok pórustartományainak százalékos értékeit a mellékletben található I. táblázatban foglaltam össze. A mért értékek alapján a habarcsok átlagos pórussugara legalább egy nagyságrenddel kisebb, mint a mészköveké. Látható, hogy a különbség csak kis mértékkel mérséklődik az adalékanyag hozzáadásával. A habarcsok póruseloszlását lényegesen a mészkőzúzalék nem módosítja, jelentős eltérést csak a K50 és a Kr50 habarcs esetében lehetett kimutatni. 6.6. táblázat. A vizsgált próbatestek (kövek és habarcsok) átlagos pórussugara (µm) Jelölés

DMF

DMD

T

T30

T50

R

R30

R50

K

K30

K50

Kr

Kr30

Kr50

r átlag

14,05

16,63

0,16

0,25

0,38

0,17

0,55

1,05

0,4

0,86

2,21

0,83

0,9

1,71

50



6.5. ábra. Póruseloszás a vizsgáltt mészkövekben (DMF, DMD) és a gyári habarcsokban (T, R, K, Kr), valamint a módosított változataikban (+ 30 m%, +50 m%). Piros keretben az 1-‐10 µm, illetve vastagabb piros keretben és halványpiros tartományban a 10-‐100 µm pórusok vannak jelölve


Az ultrahang terjedési sebességének mérési eredményei a sűrűségi és porozitási

mérések eredményeit alátámasztották. A nagyszámú próbatest ellenére a mért értékek igen kis szórást mutattak (6.7. táblázat).

51



Ultrahang terjedési sebessége a gyári habarcsok esetében egyedül a T típusnál volt

a természetes kőzetekéhez képest kiugróan magas: 3,26 km/s. A legalacsonyabb ultrahang sebességet a Kr típusú habarcsnak 50 m%-‐os sóskúti mészkőzúzalékkal ellátott változata mutatta: 2,26 km/s. Az összes többi habarcson és a mészkövön mért érték e két szélsőérték között mozgott (6.7. táblázat). Az eredményekről általánosságban elmondható, hogy a habarcsokhoz adagolt mészkőzúzalék a gyári habarcsok értékekeit rendre csökkentette. Egyes esetekben ultrahang terjedési sebességében a csökkenés mértéke nem jelentős (T -‐ T30), azonban mészkőzúzalék adagolása a T – T50 és a K – K50 habarcsoknál a változás jelentős. 6.7. táblázat. Ultrahang terjedési sebessége közetekben (DMF, DMD), gyári habarcsokban (T, R, K, Kr) és a sóskúti mészkőzúzalékkal ellátott módosított habarcsokban (T30, T50, R30, R50, K30, K50, Kr30, Kr50) Minta jele / Ultrahang terjedési sebessége [km/s]

alap

30% sóskúti zúzalékkal átlag szórás

50% sóskúti zúzalékkal átlag szórás

átlag

Szórás

DMF

2,47

0,013

-‐

-‐

-‐

-‐

DMD

2,85

0,017

-‐

-‐

-‐

-‐

T

3,26

0,021

3,12

0,021

2,65

0,014

R

2,83

0,028

2,64

0,016

2,43

0,012

K

2.98

0,015

2,65

0,02

2,32

0,016

Kr

2,61

0,011

2,4

0,022

2,26

0,018


A kísérletsorozat eredményei alapján a gyári habarcsok többsége (T, R, K) a

készítésüktől számított 14. napon eléri a nyomószilárdságuk végértékének 75-‐90%-‐át. Kivételt képez a Kr típusú habarcs, aminél még a 28. nap után is komolyabb szilárdságnövekedést tapasztaltunk. A habarcsok 90 napos szilárdsága a végszilárdság csak közel 70%-‐os értékét mutatták a klímaszekrényben tárolt széria esetében és 70% feletti a laborban tárolt szériánál. A habarcsokhoz adagolt mészkőzúzalék minden esetben szilárdságcsökkenést okozott. Az 50% adalékanyag legkevésbé a T jelű habarcs szilárdságát befolyásolta. A gyári anyaghoz képest mindössze 46% szilárdság csökkenés volt mérhető. Legnagyobb hatása a mészkőzúzaléknak a K típusú habarcsnál volt, hiszen itt a szilárdság a negyedére csökkent (6.8. ábra és Melléklet II. táblázat). 52



6.6. ábra Habarcs próbatestek nyomószilárdsági vizsgálatok után

Szilárdsági paramétereket eltérő körülmények között tárolt habarcsokon is

mértünk. A labor körülmények mellett, megemelt relatív páratartalomban, és szárítószekrényben tárolt habarcsok szilárdságát is meghatároztuk. Az eredményeket a melléklet III-‐V táblázata tartalmazza. Az eltérő klimatikus viszonyok közötti összefüggést a 7.9. ábra mutatja.

6.7. ábra. Nyomószilárdság változása az idő összefüggésében: a) T típusú alap, +30 m% és +50 m % adalékkal növelt változata; b) R típusú alap, +30 m% és +50 m% mészkőzúzalékkal növelt változata; c) K típusú alap, +30 m% és +50 m% mészkőzúzalékkal növelt változata; d) Kr típusú alap, +30 m% és +50 m% mészkőzúzalékkal növelt változata esetében – a 6.8. táblázat adatai alapján

53



Az etalon, kontrollált labor körülmények között tárolt próbatestek szilárdsági

adataihoz képest a magasabb relatív páratartalomban tárolt próbatestek szilárdsága csak az R50 habarcsnál nőtt meg jelentősen, míg a T50 próbatesteknél csak mérsékelten (2,45%) emelkedés volt megfigyelhető. A szárítószekrényben szimulált környezetben az összes minta szilárdsága csökkent. Az R50 jelzésű habarcs esetén volt a legkisebb szilárdságvesztés (58%), míg legnagyobb a Kr jelű habarcs (88%) esetén mérhető. 6.2.6. Hajlító-‐ húzószilárdság

A habarcsok szilárdulási folyamata és a szilárdásági értékekek

növekedésének mértéke az 6.8. ábrán látható. Az elemzett kőzet és habarcs próbatesteken mért összes hajlító-‐ húzószilárdság adat a melléklet VI. táblázatában található. A habarcsokhoz adagolt adalékanyag hatására a szilárdság minden habarcs esetében csökkent, a nyomószilárdsághoz hasonlóan. Az 50 m% mészkőzúzalék legkevésbé a T jelű habarcsnál okozott szilárdság csökkenést (-‐16%). A K és Kr habarcsoknál az 50 m% sóskúti mészkőzúzalék hatására csökkenés mértéke közel azonos (előbbinél 56%, utóbbinál 58%).

6.8. ábra. Hajlító,-‐ húzószilárdság változása az idő összefüggésében: a) T típusú alap, +30 m% és +50 m % adalékkal növelt változata; b) R típusú alap, +30 m% és +50 m% mészkőzúzalékkal növelt változata; c) K típusú alap, +30 m% és +50 m% mészkőzúzalékkal növelt változata; d) Kr típusú alap, +30 m% és +50 m% mészkőzúzalékkal növelt változata esetében – a 6.8. táblázat adatai alapján

54



6.2.7. Tapadó-‐ és tiszta húzószilárdság

A tapadószilárdsági vizsgálat során megfigyelhető volt, hogy a habarcsok és

kőzetek többféle formában mentek tönkre. Alapvetően három különböző típust lehetett megkülönböztetni (6.9. ábra). Egyik esetben a tönkremenetel a kőzetben, másikban a habarcsban, míg a harmadikban a határfelületen jött létre. Néhány mintánál azonban vegyes tönkremeneteli forma is előfordult. Ilyen esetekben a tönkremenetel általában a határfelületen és a kőzetben, vagy a határfelületen és a habarcsban következett be (6.9. ábra).

A tapadószilárdsági értékek előkezelés nélküli kőzetek esetében habarcstól

függően a 0,07 és 0,26 MPa között változtak (adatok az 6.8. táblázatban és a 6.10. ábrán). Az előkezelés hatására (víztelített mintáknál) a tapadószilárdság minden habacsnál megnőtt, de az egyes típusok esetében eltérő volt (6.11. táblázat). 6.8. táblázat Tapadószilárdsági értékek és tönkremeneteli típusok előkezelt (vízzel telített) és előkezelés nélküli (szárított) próbatestek esetében. Tönkremeneteli formák: „a” – a kőben; „b” – habarcsban; „c” – kő és habarcs határfelületén, valamint ezek vegyes előfordulása. Jelölés

T T 50 R R 50 K K 50 Kr Kr 50

Tap.szilárdság (MPa) előkezelés nélkül 0,22±0,04 0,21±0,09 0,22±0,17 0,21±0,11 0,14±0,04 0,07±0,02 0,26±0,07 0,13±0,02

Tönkrementel típusa

Tap.szilárdság (MPa) előkezeléssel

Tönkrementel típusa

a+b (4) a/b (2), b (2) a/b (3), b (1) b (3), c (1) b (3), c (1) c (4) c (4) c (4)

0,44±0,20 0,34±0,11 0,32±0,10 0,25±0,05 -‐ -‐ 0,49±0,03 0,43±0,08

a (4) a (2), c (2) a (2), a+c (2) c (3), b+c (1) -‐ -‐ a (4) c (3), a (1)

A kiértékelt erdmények szerint alapösszetételű R, K és a Kr típusú habarcsok

szilárdsági paraméterrel (0,06 és 0,03 MPa között) közel megegyeznek mészkövek szilárdsági értékeivel (0,03 és 0,04 MPa, 6.11. ábra). A T habarcs mintáin a mészkőzúzalék adagolásának pozitív hatása látható. A többi esetben a sóskúti mészkőzúzalék hozzáadása negatívan befolyásolta a habarcs szilárdságát. Restaurátori elvárások alapján a tönkremenetel akkor fogadható el, ha minden esetben a habarcs sérül, s nem a kő. Ha a határfelületen történik a sérülés, a tapadás akkor sem megfelelő. 55



6.9. ábra. Tapadószilárdság mérés és tönkremeneteli módok: a) mészkő hasábok a vizsgálat után; b) határfeületen és kőzet anyagában történő vegyes tönkremeneteli forma „a+b” típus; c) tönkremenetel a kőzet és a habarcs határfelületén – „b” típus; d) tönkremenetel a habarcsban „c” típus

6.10. ábra. Tapadószilárdság a) kiszárított próbatesteken b) előkezelt, nedvesített próbatesteken

56



6.11.. ábra. Tapadószilárdság a) előkezelt, nedvesített próbatesteken, és b) tiszta húzó szilárdság, piros sávban a kőzetek (DMF, DMD) értékei

6.3. Időállósági vizsgálatok

6.3.1. Fagyállóság

Szabványos fagyasztás esetében 25 ciklus után csak a T, T30 és Kr gyári típusa volt

alkalmas szilárdsági vizsgálatra. A többi próbatesten a bekövetkező alakváltozások miatt nem volt mód értékelhető vizsgálatra (6.12. ábra). ezeknél a mintáknál a tömegveszteségből következtettünk a fagyérzékenységre, (6.9. táblázat). Nem szabványos fagyasztással 50 és 100 fagyciklussal is vizsgáltam (6.13. ábra). Teljes tönkremenetelt csak a 90. és a 100. ciklus között tapasztaltunk T jelű habarcs esetében.

6.12. ábra. Gyári, alap habarcsminták 25 ciklus fagyasztás után. Tönkremeneteli típusok. Angeli et al. 2007 alapján. Heterogén tönkremenetel:a) T; c, K. Homogén tönkremenetel: b) R; d) Kr jelű habarcs

57



6.13. ábra. 28 napig laborkörülmények között tárolt „T” jelű habarcs a vizsgálat kezdetén (a), majd 25 ciklus fagyasztás (b), 50 (c), végül 100 fagyciklus után (d). Heterogén tönkremeneteli típus 6.9. táblázat. Kőzetek és habarcsminták szilárdsági és tömegváltozási paraméterei a szabványos 25 ciklusos fagyasztás során Minta jele

Nyomószilárdsá g 25 ciklus után [MPa]

Tömegvesztesé g [m%] (szórással)

Teljes tönkremenetel ciklusszáma

Tönkremeneteli típus (homogén/heterog én)

DMF

n.a.

100

~ 9-‐10

heterogén

DMD

n.a.

100

~ 16-‐17

heterogén

T

12,51 (5,42)

1,7 (3,09)

-‐

heterogén

T30

3,10 (0,73)

22,5 (2,12)

-‐

heterogén

T50

n.a.

38,2 (5,32)

-‐

heterogén

R

n.a.

7,1 (1,98)

-‐

homogén

R30

n.a.

20,9 (2,0)

-‐

heterogén

R50

n.a.

35,4 (4,22)

-‐

heterogén

K

n.a.

18,9 (3,46)

~ 18

homogén

K30

n.a.

100

~ 10

homogén

K50

n.a

100

~ 7-‐8

homogén

Kr

8,21 (1,87)

0,9 (0,78)

-‐

homogén

Kr30

n.a.

10,78(2,11)

-‐

heterogén

Kr50

n.a.

25,3 (4,04)

-‐

heterogén

6.3.2. Sókristályosodással szembeni ellenállás A habarcsok és mészkövek közül a szabványos sókristályosítás mind a 15 ciklusát csak két széria tudta nagyobb tömegveszteség nélkül kiállni: ugyanaz a termékcsalád alap és mészkőzúzalékkal módosított változata T és T30. A T széria adalékmentes mintái csak olyan kismértékű károsodást szenvedtek, hogy azokon még a szilárdsági tesztet is elvégeztük (Szemerey és Török 2011). A kőzetek közül a finomszemű változatból készült próbatestek (DMF) már a 8. ciklus után teljes pusztulást mutattak, míg a durvább szemű próbatestek esetében (DMD) ez csak a 13. ciklus után következett be. Az ellenállóbb habarcsok esetében a

58



szélek lekerekedése jelentkezett, míg a kevésbé ellenállók esetében réteges leválások és gyors tönkremenetel volt tapasztalható. A szárítószekrénybe helyezett minták pórusaiba vándorló sók egészen az aprózódás megkezdéséig tömegnövekedést mutattak. Ezt a kiszárított mintákon mért tömegváltozás is igazolta, amely szerint a vizsgált minták mindegyikénél az első 3-‐5 ciklus alatt többnyire tömeggyarapodás volt mérhető. Ezt követően a habarcs típusától függően hol lassabban, hol gyorsabban, de csökkent a minták tömege.

6.12. ábra. Próbatestek változása a sókristályosítéssi ciklusok során: a) finomszemű dm.; b) durvaszemű dm.; c) T; d) T30; e) K; f) K30; g) K50; h) Kr típusú habarcs

59



A sókristályosodásnak leginkább ellenálló T kezdeti súlynövekedése (8,1%) az összes minta közül a legmagasabb, a súlycsökkenése pedig a legkisebbnek bizonyult a (9,86%) értékével (6.9. táblázat). A 6.12. ábrán a kísérletsorozatok során deformálódott minták láthatók, míg a 6.13. ábra a minták tömegveszteségét mutatja. 6.9. táblázat. Sókristályosodással szembeni ellenállás vizsgálatának eredménye – a minták tömegvesztesége a 15 ciklus tükrében (az értékek minden esetben a m %-‐t jelentik) minta Alap +30% +50% max min átl. átl. max min átl. átl. max min átl. átl. [%]

[%]

növekedés (növ.)

csökkenés (csökk.)

[%]

[%]

növ.

csökk

[%]

[%]

növ.

csökk

100 100 19

1,5 1,4 5

100 100 9,86

-‐ -‐ 6,2

-‐ -‐ 22,1

-‐ -‐ 4,9

-‐ -‐ 40,8

4,9

1,6

5,3

4,6

10,6

4,1

3,9

19,1

K

2,5

3,5

86,3

3,2

100

2,3

100

4,2

2,4

100

Kr

8,1

97, 1 94, 2

-‐ -‐ 59, 1 42, 8 100

-‐ -‐ 4,2

0,4

-‐ -‐ 54, 1 2,3

-‐ -‐ 4,7

R

2,4 2,3 10, 5 6

6,7

80,9

7,0

100

6,3

100

5,8

100

5,5 100 2

DMF DMD T

6.13. ábra. Próbatestek átlagos tömegvesztesége (DWLátl) a sókristályosodás során. A vizsgált mészkövek minden esetben pirossal vannak jelölve. Az ábrán a gyári, alap habarcsok tömegveszteség (a), a +30% zúzalékkal ellátott habarcsok tömegének változása (b), illetve a +50% százalékos habarcsok eredménye látható (c)

60



6.3.3. Hőtágulás

A 6.14. és 6.15. ábrákból egyértelműen látható, hogy a hőmérséklet változása (+20°C és +90°C között) mindegyik vizsgált anyagban, tehát a habarcsokban és a természetes kőzetekben is maradó alakváltozást okozott. A hőingadozás legkevésbé a T jelű mintánál okoz problémát (6.15.a. ábra), és a Kr jelű próbatest alakváltozása a legnagyobb mértékű (6.15.f. ábra). A tesztelt anyagok alakváltozásának mértékét és a hőmérséklet-‐ emelkedésre és -‐csökkenésre jellemző hőtágulási együtthatókat a 6.10. táblázat tartalmazza.

6.14. ábra. Kőzetek hőtágulása +20°C és +90°C között. a-‐b-‐c) DMF x-‐y-‐z irányban; d-‐e-‐f) DMD x-‐y-‐z irányban X tengelyen a hőmérséklet változása, y tengelyen az alakváltozás olvasható le

61



6.10. ábra. Habarcsok hőtágulása +20°C és +90°C között. a) T; c) T50; b) R; d) R50; e) K; f) Kr típusok 6.15. táblázat. Kőzetek és habarcsok hőtágulási együtthatója és alakváltozásuk mértéke

Minta jele

[α, 10-‐6 K-‐1] T növekedésre

[α, 10-‐6 K-‐1] T csökkenésre

Δl (mm/m)

DMF – x

4,4253

6,7584

0,045

DMF – y

6,1334

7,9184

0,040

DMF – z

5,8381

7,7238

0,040

DMD – x

8,0276

7,8120

0,055

DMD – y

1,0667?

1,0602?

0,060

DMD – z

4,4237

4,5474

0,060

T

1,7273?

1,2468?

0,020

T50

5,6776

5,4781

0,035

R

8,0118

9,4402

0,050

R50

9,3395

8,9284

0,045

K

2,9522

6,2037

0,070

Kr

2,9945

2,6842

0,160

62



6.4. Szerves kémiai vizsgálatok eredménye

Az R jelű habarcs mintájában kb. 1 m% propilénglikol volt kimutatható, oligomer

formában. Az összes habarcs közül egyedül az R jelű habarcs esetén volt kimutatható a szervesanyag tartalom is. A Kr jelű habarcs esetében a vizsgálatok során végig tervezetten nem használtuk fel a gyárilag hozzá adott, propán-‐diol oligomereket tartalmazó folyadékot. 7. Következtetések

7.1. Testsűrűség, porozitás és vízfelvétel változása

A tesztelt habarcsok porozitás és sűrűség változásának diagramjai párhuzamot mutatnak a szilárdság, ultrahang terjedési sebesség és a vízfelvétel eredményekkel. Növekvő mészkőzúzalék mennyiséggel a testsűrűség csökken és az összporozitás, illetve a látszólagos porozitás nő (7.1. ábra és 7.2.a. ábra). Az irodalomban található eredmények (Rodriguez and Henriques 2003, Benachour et al. 2008, Hanley and Pavía 2008) hasonló tendenciát mutatnak. A növekedés mértéke viszont már eltér a várt értékektől. Egyik porozitási érték sem nő egyenes arányban a 30 m% és 50 m% mészkőzúzalék tartalommal.

7.1. ábra. Mészkövek és habarcsok testsűrűsége (fent) és porozitás (lent), valamint azok változása habarcsban az adalékanyag használatával. Piros tartomány emeli ki a ,finomszemű DMF és a durvaszemű durva mészkő DMD értékeit

63



A kőzetek és a habarcsok páradiffúzióját, vízfelvételét és a hővezetését leginkább a kapilláraktív pórusok befolyásolják. A vizsgálatokkal meghatározott porozitás és póruseloszlás mellett fontos tudnunk, hogy a kapott eredmények hogyan viszonyulnak a kapilláraktív pórusokhoz (ugyanis azon pórusok, amelyek a környezettel nincsenek kapcsolatban – pl. zárt pórusok –, nem vesznek részt a kapilláraktivitásban).

7.2. ábra. Sűrűség, porozitás és vízfelvétel közötti összefüggés és azok változása adalékanyag alkalmazása esetében. Porozitás-‐vízfelvétel összefüggésén a kőzetek értékei nem kerültek megjelenítésre a nagy mértékű eltérés miatt (DMF: 68,55 kg/m2 a 38,83 % porozitáshoz képest, míg a DMD: 52,26 kg/m2 a 33,96% porozitáshoz viszonyítva)

Egyes szakirodalomban (Kopfler 1985, Kriston 2000, Siegesmund és Snethlage

2011 alapján, lásd 3.2. táblázat) a porózus anyagok vízfelvételét meghatározó pórussugár tartományt a 0.1 µm és 1 mm közé teszik, míg mások a kapilláris vízfelszívás esetében a 10 µm és az 1 mm közötti tartományt jelölik meg a vízszállítás kapcsán. Méréseink alapján a 10 µm feletti sugárral rendelkező pórusok felelősek leginkább a 64



gyors és intenzív vízfelvételért. A habarcsokban a vízszint emelkedésének mértéke kisebb, sebessége lassabb, mint a kőzetekben. A gyári anyagokban a 16 cm magas próbatesteknél a vízszint 3 és 7,5 cm közötti tartományon megállt. Ellenben a mészköveket rövid időn belül (8-‐10 perc) alatt teljesen telíteni lehetett. A vízfelvételi adatokból kiderült, hogy a 30-‐50 m% mészkőzúzalék adagolásával jelentős növekedést csak a K jelű habarcsnál lehetett elérni. A vízfelvétel sebessége kisebb-‐nagyobb különbséggel minden esetben növekedett, az összes tesztelt habarcs kapilláris vízfelvételének mértéke és sebessége jelentősen elmarad a mészkövek értékeitől (7.3. ábra).

7.3. ábra. Vízfelvételi görbék: a) finomszemű durva mészkő (DMF); b) durvaszemű durva mészkő (DMD); valamint a négy alap habarcs és azok mészkőzúzalékkal módosított változataik: c) T, T30, T50; d) R, R30, R50; e) K, K30, K50; f) Kr, Kr30, Kr50

65



A vizsgált, gyári receptúra szerint készített habarcsok átlagos pórussugár tartománya 0,4 µm (min: 0,16 µm /max: 0,83 µm). Kőzetek esetében ez a tartomány egy nagyságrenddel eltolódott: 15,3 µm. A habarcsokhoz adagolt mészkőzuzalékkal az átlagos pórussugár tartományt emelhető: +30 m% mészkőzúzalékkal 0,68 µm-‐ra (min: 0,25 µm/max: 1,09 µm), illetve +50 m% zúzalékkal 1,33 µm-‐ra (min: 0,39 µm/max: 2,21 µm). Az adatokból látható, hogy az 50 m%-‐os mészkőzúzalék adagolással sem lehet az átlagos pórusok méretét az 1-‐2 µm fölé emelni, a 10 µm feletti tartományban pedig meg sem lehet közelíteni a vizsgált mészkövek egyikét sem (7.3. ábra).

7.2. A póruseloszlás változása

A higanyos porozitás vizsgálat eredményeit a vákuumos eljárással

meghatározott értékekkel összevetve csak elenyésző mértékű különbségek mutatkoznak. A tendenciák azonban minden esetben igazolták a higanyos módszer mérési eredményeit. A vizsgált habarcsok póruseloszlása az alap, gyári változatához képest a +30 m% és +50 m% mészkőzúzalékkal a mérések többségénél leginkább a 0,1 µm és az 1 µm közötti tartományt módosították (6.5. ábra, és 6.5. táblázat), A póruseloszlás változása a kőzúzalékok adagolásával szinte alig módosította a 1 µm és 10 µm közötti tartományt, míg a 10 µm feletti tartományt érintetlenül hagyta. Nagyobb mértékű porozitás növekedést a pórusok említett tartományában a víz/habarcs arány módosításával (több víz hozzáadásával) lehetett elérni. A gyári javasolt vízmennyiség helyett alkalmazott 30 m% és 50 m% növelt vízmennyiséggel a habarcsok esetében az 1-‐10 µm tartományban volt mérhető jelentősebb változás (póruseloszlás 6.5. ábra).

7.4. ábra. Póruseloszlás változása T típusú habarcsban az 50 m% adalékanyag hatására a) mikro-‐ és mezopórusok, b), illetve a kapilláraktív és makropórusok tartományában

66



7.5. ábra. Póruseloszlás változása a habarcsokban (R, K, Kr) az 50 m% mészkőzúzalék függvényében az a,c,e) mikro-‐ és mezopórusok (b, d, f), illetve a kapilláraktív és makropórusok tartományában

A kérdés az, hogy a porozitás változása a feleslegesen bejuttatott többletvíz távozása révén keletkezett visszamaradó helyből származik, vagy az anyag zsugorodása kapcsán keletkezett mikrorepedések okozzák (Hanley and Pavía 2008, Klisinska-‐Kopacz 2010, Siegesmund and Snethlage 2011). Az eredmények szerint a többlet víz jobb vízfelszíváshoz és szélesebb pórustartományhoz vezet (7.6. ábra).

67



7.7.6. ábra Póruseloszlás változása a víz mennyiségének növelésével: a) póruseloszlás a gyári, javasolt víz adagolással; b) a gyári recepthez képest 30 m% többletvízzel; c) végül a gyári előíráshoz képest 50 m% víz adagolásával.

7.3 Ultrahang terjedési sebesség változása

A gyári habarcsokban mért ultrahang terjedési sebessége mind a négy típusú

habarcs esetében igen eltérő értéket mutatott. A növekvő mészkőzúzalék tartalom porozitás növekedést okozott, mely az ultrahang terjedését is befolyásolta. A mészkőzúzalék mennyiségének növeléséből származó változásokat az ultrahang terjedési sebesség és a szilárdság közötti összefüggésből követhetjük: 7.7. ábrán nyomószilárdság; 7.8. ábra hajlító-‐ húzószilárdság. Szignifikáns eltérés mutatkozik egyrészt az összetételükben azonos, de eltérő termékcsaládok mészkőzúzalék mennyiséggel

készített

mintáknál,

és

az

eltérő

termékcsaládok

azonos

mészkőzúzalékkal ellátott mintái esetében is. A látható eltérés ténylegesen a porozitás változásnak az eredménye, mivel a mintákat kiszárított állapotban mértem, így az eltérő nedvességtartalomból származtatható különbségek elhanyagolhatóak (Lafhaj et al. 2005). A 7.7. és 7.8. ábrákról leolvasható összefüggések alapján látható, hogy ultrahangos vizsgálatokkal egyes típusoknál jó közelítéssel nem tudjuk megbecsülni a habarcsok várható szilárdsági paramétereit a hozzáadott töltőanyag mennyiségétől függően. A számításokhoz használható paraméterek a 7.1. táblázatban találhatók. A megadott paraméterek szilárdság becslésre mindig csak azonos típusú habarcsokhoz használható.

68



7.8. ábra. Egyirányú nyomószilárdság és ultrahang terjedési sebesség összefüggése habarcsokban

7.9. ábra. Hajlító-‐húzószilárdság és ultrahang terjedési sebesség összefüggése habarcsokban

69



A számítások és összefüggések kialakítása során a kőzetek (talajok) tulajdonságait meghatározó laborvizsgálatok kiértékelésére az EuroCode7 javaslatait használtam, mely az átlag, a minimum és a maximum értékek meghatározásához statisztikai módszereket alkalmaz. A karakterisztikus érteket (xk) az (1) képlettel lehet számítani, ahol – Xm a paraméter várható érteke, melyet az adott kőzet vizsgálati eredményeinek átlagaként fogadhatjuk el, – kn statisztikai paraméter, melyet számos, a következőkben vázolandó körülményt figyelembe véve kell felvenni, – νx a paraméter relatív szórása, melyet a mérési eredményekből számítható. A meghatározó paraméter érteke gyakran valamely felületére vagy térfogatára vonatkozóan mért értékek átlaga, azaz a karakterisztikus értéket ezen átlag óvatos becslésével kell fölvenni. Normális eloszlás esetén az (1) egyenletben szereplő kn paramétert 95 %-‐os konfidencia-‐szinten (vagyis, hogy egy kedvezőtlenebb átlag valószínűsége kisebb legyen 5 %-‐nál) a

képlettel lehet számítani, ahol n az adatok száma (Frank et al. 2004). Ha a kőanyag/habarcs viselkedését valamely jellemző legkisebb (esetleg a legnagyobb) értéke határozza meg, akkor a karakterisztikus értéket ajánlatos a viselkedést meghatározó zóna lehetséges legkisebb (esetleg legnagyobb) „szélső” értékének óvatos becslésével fölvenni. Ekkor normális eloszlás esetén az (1) egyenletben szereplő kn tényező előbbiek szerint elvárt 5 % valószínűségre a

képlettel számítható (Frank et al. 2004). 𝒌𝒎

[4] 𝑼𝑪𝑺 = 𝟎, 𝟑𝟑𝟏 𝒆𝟏,𝟐𝟕 𝑼𝑯𝑻[ 𝒔 ]

A becsült és mért eredmények közötti korreláció gyenge (R2=0,27). Ennek megfelelően célszerű az ultrahang terjedési sebesség és a habarcsok egyirányú nyomószilárdsága közötti kapcsolatot habarcstípusonként vizsgálni (9. ábra). Mind a négy habarcstípus esetén az általános összefüggés a következő:

𝑼𝑪𝑺 = 𝒂 𝒆𝒃 𝑼𝑯𝑻[

𝒌𝒎 ] 𝒔

ahol az a és b a habarcs típusától függő paraméter (7.1. táblázat). 70



Erős korrelációt a mért és becsült értékek között csak a T és a K jelzésű gyári összetételű-‐ és sóskúti mészkőzúzalék adagolásával módosított habarcsok esetén (T30, T50, K30, K50)

találtam. Ennek megfelelően a fenti képlettel megadott összefüggés megbízhatóan csak e habarcsok esetén használható. 7.1. táblázat. A habarcsok ultrahang terjedési sebesség adatai alapján a nyomószilárdság becsléséhez használható a és b paraméterek, valamint a mért és a becsült értékek közötti korreláció mértéke (R2)

jele

T

K

R

Kr

𝑎[1/(𝑘𝑚/𝑠)] 𝑏[𝑀𝑃𝑎]

R2

felső korlát

0,741

átlag óvatos becslése

0,623

0,932

0,9

alsó korlát

0,548

felső korlát

0,0012


0,007

2,028

0,89

alsó korlát

0,005

felső korlát

0,050


0,028

2,035

0,62

alsó korlát

0,014

felső korlát

0,956


0,644

0,860

0,54

alsó korlát

0,454

7.4 Szilárdságváltozás: nyomó – hajlító – tapadó – húzó

A vizsgált mészkövek – finom és durvaszemű – nyomószilárdsága egyaránt kicsi

(6.7. táblázat). Az eredmények érdekessége, hogy a nagyobb porozitású kőzet (finomszemű durva mészkő – DMF) szignifikánsan nagyobb nyomószilárdságot mutatott (átlagos 7,6 ± 2,5 MPa), mint a kisebb porozitású durvaszemű változata (DMD, átlagos 5.56 ± 2,3 MPa), a legtöbb esetben porózus anyagok esetében a porozitás-‐szilárdság között fordított arányosságot mérnek (Nielsen 1993, Mosquera et al. 2002, Demarco et al. 2007, Hanley and Pavía 2008, Moh’d 2009). A porozitás, sűrűség és szilárdság összefüggése a 7.10. ábrán követhető nyomon. A 7.11. ábrán pedig a tárolási körülmények miatt megváltozott szilárdsági tendenciák láthatók. Egyértelműen kiderül,

71



hogy a szárítószekrényben, azaz nyári melegben, utókezelés nélkül felhasznált habarcsok minden típusánál és mészkőzúzalék mennyiségtől függetlenül negatívan hat a habarcsok szilárdságára. Az állandó magas páratartalom pedig a Kr típusú gyári, habarcs esetében eredményezett csak szilárdság növekedést.

7.10. ábra. Habarcsok szilárdságváltozása a töltőanyag mennyiségének módosításával a látszólagos porozitásnak és a testsűrűségnek az összefüggésében

7.11. ábra. Habarcsok tárolási körülménytől függő nyomószilárdság változása. Fekete=etalon: 20±2°C, RH 55±5%, kék=megemelt pára: RH 90±5%, piros=szárítószekrény: 20±2°C-‐tól 60±2°C-‐ig

72



7.2. táblázat. Különböző szerzők által tesztelt habarcsok főbb fizikai papraméterei Habarcsok

Kötőanyag

Adalék

B/Ag arány

testsűrűs ég (g/cm3)

Porozitás (%)

Nyomószilárdság (MPa)

Young’s Modulus (GPa)

Faria et al. 2008. (al).

mészhidrát

folyami homok

1:2

1,69*** -‐ 1,72**

34**– 35**

0,46** – 0,75***

20,5** -‐ 21***

Faria et al. 2008. (cq)

mészhidrát

folyami homok

1:2

1,64*** -‐ 1,67**

35** – 37***

0,7**– 1,09***

24,5** – 31***

Lanas et al 2006. (Ag2)

mész +

homok

1:1

–

24,1

3

–

Lanas et al 2006. (Ag3)

mész +

mészkő

1:3

–

16,75

4

–

Pavía and Toomey 2008. * (LS)

mész

mészkő

1:3

1,73

16-‐17

0,8 – 0,9

–

Galetakis and Raka 2004.* (A1)

portland cement

mészkő por

1:10

1,76

–

8,08

65,1

Galetakis and Raka 2004. (C1)

portland cement

mészkő por

1:15

1,76

–

10,91

79,6

* 28 naposan tesztelve ** 60 naposan tesztelve *** 90 naposan tesztelve + kereskedelmi forgalomban kapható DL 85 típusú mész

A vizsgáltt habarcsok már a 14. napon elérték a nyomószilárdságuk 90%-‐át.

Kivételt képez a Kr széria alap, gyári habarcsa, ahol 90. napig a szilárdság folyamatosan növekedett, és a K széria, ahol a szintén gyári összetétel szerint készült próbatestek szilárdsága a 14. nap után csökkent (6.7.c. ábra és 6.7 táblázat). A T és R habarcsok potland cementes habarcsokhoz hasonló viselkedést mutattak gyors korai szilárdság után hamar eléri teljes szilárdságát, mely hosszú távon sem változik jelentősen. A K szériánál sem a tiszta mészhez, sem a cementes habarcsokhoz nem volt hasonlítható a szilárdságváltozás. Csak a hozzáadott mészkőzúzalék mentes változatnál volt mérhető 90 napig folyamatos szilárdulás. A 7.2. táblázatban eltérő összetételű, kötőanyagú habarcsok paraméterei szerepelnek összehasonlító jelleggel, melyekhez a 7.3. táblázat több mészkövének főbb adata ad alapot.

7.3. táblázat. Mészkövek kőzetfizikai paramétereinek összehasonlító táblázata

73



Mészhabarcsok szilárdulása során a 14-‐28 napig a teljes szilárdság nem érhető el. A habarcs felhasználhatósága, szilárdulási folyamata és a végleges szilárdsága a mész típusától (Rodriguez and Henriques 2003), az elkészült habarcs tárolási körülményétől függ (Henriques és Charola 1996, Lanas et al. 2005). Egyes esetekben (hidraulikus mész, mészhidrát) a korai szilárdsági értékeknek (28 napos) akár 2-‐3 szorosa is lehet az 1 éves korban vizagált habarcsok szilárdsága (Lanas et al. 2004, Lanas 2006, Beck és l-‐Mukhtar 2008), de kísérletek szerint a folyamat még akkor sem ér véget (Lanas 2006). A kötőanyaghoz adagolt adalékanyag fajtája (dolomit-‐, agyagtartalom, stb. -‐ Lanas 2006, Ballester 2007, Arizzi és Cultrone 2012). és minősége szintén javíthat és ronthat a habarcs tulajdonságain.

Tapadószilárdság változása mészkőzúzalék mennyiségének növelésével a habarcsok

egyik részénél pozitív eredményt hozott (T és R), mivel tapadószilárdág értékeik az 50 m% mészkőzúzalék tartalommal nagyobb összhangot mutattak, mint gyári állapotukban. A K és Kr jelű habarcs esetében a +50 m% mészkőzúzalék tartalom kedvezőtlenül (hátrányosan) befolyásolta a tapadószilárdságukat. K jelű habarcsok esetében majdnem nullára redukálta. A nyomószilárdsági tulajdonságokkal azonos tendencia miatt a termékek használatánál az 50 m% mészkőzúzalék tartalom használata nem javasolt. A hajlító-‐húzószilárdság eredményekből kiolvasható, hogy csak a T jelű habarcs esetében célravezető az adalékanyag hozzáadása9. A többi habarcs a kőzetekhez közeli húzószilárdsággal rendelkezik alap, gyári állapotban, de mészkőzúzalék hozzáadásával a mészköveknél alacsonyabb értékeket. Megfelelő mintamennyiség hiányában a K típusú habarcsból nem készült K +50 m% mészkőzúzalékos változat.

A szilárdsági vizsgálatok alapján néhány alapvető tendencia megállapítható,

melyet érdemes figyelembe venni a különböző habarcsok felhasználása során. Nyomószilárdság változását megfigyelve, látható, hogy a K jelű habarcson kívül minden esetben érdemes a nagyobb mennyiségű, akár 50 m% mészkőzúzalék adagolását alkalmazni, mert csak abban az esetben lehet a vizsgált durva mészkövekkel (DMF, DMD) azonos, esetleg kis mértékben alacsonyabb nyomószilárdság értéket mérni (utószilárdulás feltételezhető). A Kr jelű habarcs gyári állapotában folyamatos szilárdság növekedést mutatott egészen a 90. napig. Ennek a típusnak az 50 m% mészkőzúzalékos változatánál pedig a 28. naptól kezdődően szilárdságcsökkenést mértünk. Ilyen 9

Feltehetően egy 30% és 50% közötti arányban hozzáadott adalékkal még közelebbi eredményt lehetne elérni a „T” széria esetében.

74



esetekben érdemes újra vizsgálni a szilárdulási folyamatot, mert olyan habarcsot amelynek folyamatosan változik a szilárdsága, nem szabad alkalmazni. Hosszabb távú vizsgálattal kell ellenőrizni, hogy az utószilárdulás folyamata milyen időtartamú, és a változás mértékét is meg kell határozni (minimum 180-‐360 nap). Hajlítószilárdságot az összes vizsgált habarcstípus esetén kedvezően befolyásolta az 50 m%-‐os mészkőzúzalék adagolás. Elméletben a T és R jelű habarcsnál akár többszörös mészkőzúzalék mennyiséget is alkalmazhatnánk (benne van a szükséges tartalék a habarcsokban), azonban az 50 m% mészkőzúzalékkal ellátott habarcsokon mért nyomószilárdságokat már nem érdemes tovább csökkenteni egyik esetben sem, ez különösen igaz a K jelű habarcsokra. Tapadószilárdság méréséből megállapítható, hogy a T és R jelű habarcs esetében érdemes 50 m% mészkőzúzalékot is alkamazni, a habarcs tapadószilárdsága kisebb lesz, mint a kő húzószilárdsága. Így a tönkrementel nem a kőben, hanem a habarcsban jön létre, mely restaurátor szempontból nagyon fontos szempont! K és Kr jelű habarcsoknál a vizsgálatok alapján bebizonyosodott, hogy az ilyen nagy mértékű (50 m%) mészkőzúzalék adagolás nem célravezető. További kísérletekkel érdemes megállapítani az elfogadható mennyiséget. 75



7.5. Időállóság A vizsgált kőzetek és habarcsok egyik legfontosabb tulajdonsága a porozitás és póruseloszlás, ami alapvetően befolyásolja az anyagok szilárdságát, vízfelvételi tulajdonságát, a szerkezeten belüli víz-‐ és páraáramlást, vagyis az időállóságát. A fagyállósági vizsgálatok 25 fagyciklusa, olyan mértékű alakváltozást eredményeztek a próbatesteken, hogy szilárdsági paramétereket csak a T és Kr jelű alap habarcsokon lehetett meghatározni. Az eredmények alapján a próbatesteket a tömegveszteség alapján 5 kategóriába soroltuk (7.4. táblázat). Tömegveszteség szerint a T, T30 és Kr jelű habarcsok mindegyike fagyállónak tekinthető, mert 30 m%-‐nál jobban nem csökkent a tömegük vízzel telített állapotukban mért tömegükhöz képest. A K jelzésű, gyári habarcsnál volt a fagyasztott mintákon mért tömegveszteség a legnagyobb (18,9 m%). Ennek a típusnak a mészkőzúzalékkal (30 m% és 50 m%) módosított mintái a 25 ciklus alatt teljesen elpusztultak. A gyári próbatestek (T, R) faggyal szembeni viszonylag nagy ellenállását az a tény is megerősíti, hogy a póruseloszlás vizsgálat szerint ezek a habarcsok leginkább a 0,16-‐0,17 μm sugarú átlagos pórusokkal rendelkeznek. Az annál egy nagyságrenddel kisebb sugarú pórusokból (0,01 μm) is jelentős mennyiség volt mérhető. A víz 0,1 és 0,01 μm között csak -‐15ºC alatt fagy meg, míg a 0,01 – 0,001 μm közötti tartományban pedig csak a -‐43ºC alatt következik be a fagyás (Balázs és Tóth 1997). Továbbá a próbatestek csak légköri nyomáson lettek vízzel elárastva, azaz teljes telítésükről nem beszélhetünk. A sókristályosodással szembeni ellenállás mérés részletes eredménye a 7.6 fejezetben olvasható. 7.6. Az időállóságot jellemző, új index

Tartóssági vizsgálatok (sókristályosodással szembeni ellenállás) eredményei

leginkább olyan paraméterektől függnek, mint a kísérlet során használt sóoldat koncentrációja, hőmérséklete, a környezet páratartalma, az ismétlési ciklusszám, a próbatestek mérete stb. A vizsgálati körülmények változtatásával bizonyítottan eltérő eredmények születhetnek, mint az EN 12370:2000 szabvány szerint végzett kísérletek során (Sperling és Cooke 1985, Goudie 1993, Goudie és Viles 1995, Benavente et al. 2001). Kőzetek tartósság becslésénél leginkább a porozitási és a szilárdsági paramétereket alkalmazhatjuk a különböző tartóssági indexek kiértékeléséhez 76



(Benavente et al. 2003, Yu és Oguchi 2010). Szerzőnként eltérő az elnevezés és a számítási mód is. Richardson (1991) által javasolt „tartóssági tényező” (durability factor): 2 (1) D = (C S ) P ,

ahol a Cs a telítési együttható P az összporozitás. Matsukura és Matsuoka (1996) a „károsodásra hajlamossági indexe” (weathering susceptibility index): (2) WSI =

Pc , St

amely képletben Pc a póruseloszlás és pórussugár, az St a hajlító szilárdság. Ordóňez et al. 1997 „tartósság kalkulátora” (durability dimension estimator):

⎡ v(r ) ⎤ (3) DDE = ∑ ⎢ ⎥ Pt , ⎣ r ⎦ amiben v(r) a póruseloszlás, r a pórussugár, Pt pedig az összefüggő porozitás. Benavente et al. 2004 „kőzetfizikai tartósság becslés” (petrophysical durability estimator): (4) PDE =

X

σ

,

ahol az X a pórusszerkezet adatait, σ pedig különféle szilárdsági paramétereket jelent. Yu és Oguchi 2010 „sóérzékenység mutatója”: (5) SSI = ( I PC + I Pm 0 ,1 )

Pm5 , PC

ahol az egyenletben az IPC az összefüggő porozitás indexe, IPm0,1 a 0,1 µm sugarú mikropórusok indexe, Pm5 az 5 µm sugarú mikropórusok indexe, míg PC a teljes összefüggő porozitást jelenti. 7.4. táblázat. A minták „sóérzékenység-‐mutató” SSI alapján elvégzett besorolása (Yu és Oguchi 2010 nyomán)

77



>>d!/;)/.! ä!J!

8;)/.'@/(!

q*-(21@)!%56%23.!

iX@!'@@'51@@!%!(X.5%.!

?!

=*B/)'@'('5!'@@'51@@!%!(X.5%.!

J!ú!>>dä!H!

H!ú!>>d!ä!U!

?!

7@@'51@@!%!(X.5%.!

U!ú!>>d!ä!JI

?!

8;-/.'56!%!(X.;%

JI!ú!>>d!ä!JV! JV!ú!>>d!ä!!

=!ZVGQN]G!C ZeGN]

_%2635!/;-/.'56!%!(X.;%!

=!KI!ZJIGS]G!=;!ZJJGIe]G!C!KI!ZJHGIQ]G!=;!KI!ZJUGSH]!

=j@<5<('5!/;-/.'56!%!(X.;%!

M!ZJVGUU]G!C!VI!ZJSGJS]G!M!KI!ZJSGeJ]G!M!VI!ZHHGUU]G!

=VI!ZJUGeU]!

=;!VI!ZHHGQH]!

!

E!)<5.;'4'5')'@*!2<;R/.!%!&;XR%)'()'.!1)@%23(!)<4'2B'(-)'(/2'5'.!XB%)3(!R'F(@/(/B'@! L<))'.!@/);'!ZQAVA!1R;%]A!E!F*.@#(!(-14%!%!(X3@$%)R%!4';9)/(!#)15*!(-1;9)3))!)34'2')!L'@<@*A!

E!C!/(!M!L'@,!T%R%;F(3.!'(')/R'5!@1)T%)XG!T326!%!JIA!/(!%!JVA!(XF*.@#(!.<-<))!%@*2!B1@)3-*.! %! 4*5)1.! )<4'2'! %@%&! /(! 4/(-.:-b-%@/..%@! 4X$3(9)3))! T%R%;F(3.! '(')/R'5! ('4! ZQANA!

1R;%]A!!

DMD R

DMF R30

T R50

T30 K

T50 K30

120%

Minta tömege

100% 80% 60% 40% 20% 0% 0

2

4

6

8

10

Ciklus száma

12

14

16 *

5(1(*+,-.('Z%S#/2$32$-'"A%2'2N"$)5$3.2$3A)$'EV'47-,<3'EUlG*3']/DXQU'3S*,+/2#/'"$%;2A3'<26(''

E! B*-(21@%)3.! ';'$4/56'*! /(! %! (-149)1(3.! 5'4! 4*5$'5! '26'(! T%R%;F(51@! B%55%.! <((-T%52R%5A!

E-!

'@)/;/('.!

%$X$T%)5%.!

%!

&3;3-*)1(G!

&X;#('@3(-@1(?4/;/(!

R*-356)%@%5(12%*RX@G!)3B1RR1!%RRX@!*(G!T326!%!(-%.*;3$%@34R%5!%!&3;3-*)1(!)%;)34156%*!

5*5F('5'.!'26(/2'('5!4'2T%)1;3-B%!CT9D9'26#,6./2FA!>-';-:5./5)!'@)/;:!%!B/@'4/56!%;;X@! 78



is, melyik pórustartomány a felelős a sókristályosodás során fellépő károsodásért, mivel egyes szerzők szerint a makropórusokban a sóoldat nem kristályosodik ki, csak a szállításban vesz részt ez a tartomány. Az oldatba kerülő sókristályok (thenardite – majd a vizes oldatában vizet felvevő, azaz több helyet igénylő mirabilite) nyomást fejtenek ki a pórusfalra, ami előbb vagy utóbb a minta aprózódásához vezet. A kőzetek és habarcsok súlyváltozásának diagramjából (7.5. ábra) kiderül, hogy a kövekhez (DMF, DMD) leginkább a K jelű habarcsok mintáinak tönkremeneteli görbéje hasonlít. Steiger (2005) tanulmányaiban a 0,05 µm-‐nál kisebb pórussugár a kiemelt tartomány, míg Ordóňez (1997) a 0,1 µm tartományt határozza meg, addig Rossi-‐Manaresi és Tucci (1991) a 0,5 µm pórussugarat említi, mint a sókristályosodásra legérzékenyebb tartományt. Benavente (2004) pedig már az 1 µm pórussugarat, míg Mod’d (1996) a 2,5 µm pórussugarat tartja felelősnek, végül Zehnder (1989) egy egész széles a 0,5 µm-‐tól az 5 µm-‐ig terjedő tartományt ad meg erre,. A fenti számításoknál a laboreredményekhez közelebbi eredményt kaptam abban az esetben, ha a következő, összefüggés alapján számoltam: (5) , ahol: IPC = az összporozitás indexe (%), IPm0,1 = a mért tartományban a 0,1-‐1 µm sugarú mikropórusok (%), PC = a látszólagos porozitás indexe (%), AV = a minta aszimptotikus vízfelvételi együtthatója (kg/m2s0,5).

Az SBI index (sóterhelés becslő index) eredményei (7.5. táblázat) nagyobb összhangot mutattak a habarcsokon és kőzeteken mért károsodásokkal (DWLátl – átlagos tömegveszteség adatai az 5.11. ábra szerint.) 7.5. táblázat Vizsgált habarcsok és azok módosított változatainak sóérzékenysége az SBI alapján.

SBI érték

Besorolás

Vizsgált anyagok

1-‐4 között

Nem érzékeny a sókra

R (2,5) T (2,7), T30 (3,5), R30 (4,0)

4-‐8 között

Enyhén érzékeny a sókra

Kr (4,2), K (5,6), Kr30 (5,8), R50 (6,5)

8-‐12 között

Érzékeny a sókra

T 50 (8,4) Kr50 (9,5)

12 felett

Különösen érzékeny a sókra K30 (15,9), K50 (25,8)

79



8. Összefoglalás Tapasztalatok és vizsgálatok alapján megállapítható, hogy a korábbi évtizedekben restaurálások során a kőkiegészítő habarcsok előtt alkalmazott „műköves” kőkiegészítések felületén gyakran sókivirágzás volt látható. Inkompatibilitásuk ásványos összetételben, szövetben, kőzetfizikai tulajdonságokban is jelentős mértékű volt. Eltérő esztétikai megjelenésük mellett a természetes kőzeteknél nagyobb időállóságuk miatt a velük kiegészített kőzet gyorsabban pusztul, mint maga a kiegészítés, így alkalmazásuk kerülendő. Igaz a kutatás során elemzett anyagok évtizedek óta forgalomban vannak hazánkban, azonban a felmerülő problémák rávilágítottak arra, hogy ismereteink hiányosak. A jelen vizsgálatok célja az volt, hogy korábban használt (porland cementes) kőkiegészítők mellett az újonnan forgalomba került restauráló habarcsok tulajdonságait egységes szempontok alapján elemezve megismerjük. Majd az alapvető fizikai információkon túl kíváncsi voltam az értekezésben vizsgált habarcsok és a sóskúti, miocén korú durva mészkő 2 típusának együttes és hosszabb távú viselkedésére. A laborvizsgálatok során több, mint 2100 darab habarcs-‐ és kőzetmintát készítettünk. A vizsgálati eredményekből kiderült, hogy gyári összetételű habarcsok egyike sem mutat teljes rokonságot a hazai durva mészkövekkel. A saját eredményeim a gyári adatokkal összevetve szintén jelentős különbségek fedezhetők fel. Természetesen a gyári adatok nem közlik a vizsgálatok körülményeinek pontos leírását, ezért az összevetésük nem helyénvaló. A hazai mészkövek és a kiegészítők paramétereinek közelítése céljából a habarcsokhoz kevert sóskúti mészkőzúzalékkal a különböző tulajdonságokat (szilárdáság, porozitás, vízfelvétel, stb.) némileg módosítani lehetett, de a teljes kompatibilitás egyik esetben sem valósult meg. Sőt bizonyos esetekben a módosítás a habarcsok tulajdonságait kifejezetten hátrányosan változtatta meg (K és Kr jelű habarcsok bizonyos paramétereit – pl. a szilárdság, időállóság, stb.). Ha az alap vagy a módosított összetételű habarcsok tulajdonságai (pl. szilárdsági) a bedolgozás utáni 90. nap elteltével is változnak, nem szabad felhasználni. Ilyenkor a habarcs alkalmazhatóságát hosszabb távú (180-‐360 nap) vizsgálatokkal kell ellenőrizni. A kutatás kiszélesítése és folytatása szakmai (restaurátori szempontból) ajánlott és célszerű, de gazdaságilag is megfontolandó.

80



8.1. Új tudományos eredmények

A tézisértékű megállapítások vastagítva szerepelnek, míg a nem vastagon szedett részek a tézisek bevezetését és értelmezését jelentik.

I. tézis – Habarcsok kapilláris vízfelszívása

A vizsgált, gyári kőkiegészítő habarcsok kapilláris vízfelszívása lényegesen kisebb, mint a vizsgált mészköveké (DMF: 68,5 kg/m2s0,5; míg DMD változat: 52,3 kg/m2s0,5). Mérésekkel igazoltam, hogy a gyári összetételű kőkiegészítő habarcsokhoz adagolt mészkőzúzalék okozta kapilláris vízfelvétel változása a mészkőzúzalék mennyiségétől független. A habarcsokhoz hozzáadott 30 és 50 m% sóskúti mészkőzúzalék a habarcs kapilláris vízfelvételét csak a K jelű habarcs esetén növelte jelentős mértékben, így a módosított habarcs kapilláris vízfelvétele durva mészköveken mért értékekhez közelített. A T, R és Kr jelű habarcsokhoz adagolt 30 és 50 m% sóskúti mészkőzúzalék a kapilláris vízfelvételt csak kisebb, és egymástól eltérő mértékben változtatta meg.

Tézist ismertető publikációk: Szemerey-‐Kiss et al. (2013a), Szemerey-‐Kiss és Török (2012a)

II. tézis – Habarcsok porozitása, póruseloszlása Kísérletekkel igazoltam, hogy a gyári összetételű habarcsok, és 30–50 m% sóskúti mészkőzúzalékot tartalmazó habarcsok látszólagos porozitása elérheti, sőt meg is haladhatja a vizsgált mészkövek (DMF, DMD) látszólagos porozitását. A gyári összetételű habarcstípusok póruseloszlása kis mértékben eltér egymástól, de a vizsgált mészkövekhez képest jelentős különbséget mutat. A habarcsokban 10 µm feletti pórustartomány csupán néhány százalékban jelenik meg, még akkor is, ha a habarcshoz 30 és 50 m%-‐i sóskúti mészkőzúzalék adagolása történt. A durva mészkövek póruseloszlásához hasonló póruseloszlású habarcsot nem sikerült előállítani. Mikroszkópos vizsgálatokkal megállapítottam, hogy a habarcsokban az 1 – 10 µm, sőt a 10 – 100 µm közötti pórustartomány is megjelent, de ezek a kapilláris vízfelvételt nem módosítják, mert zárt pórust alkotnak.

81



:A.732'73"$%2$2B'8<#,7-647S-J!>-'4';'6?=*((!/(!C<;<.!ZHIJJ%]G!>-'4';'6?=*((!ZHIJH%]! dddB)/&-(,)n)V12134,5'),-(%>39,>+2#4,%&,#! K-) :%/31017+) /#3X#9&,() ,#2#,,&+) &,) 1) 012134,5') #+L(3>7L8) 7L5$M,-(%>39,>+1) '<-%/1%1$) ;(-,+>%/) 012134,) 191/1(71') ?(+L#%#$2#;&/#%&;#%) 1) '<;#/'#-*)<,,-#?Y++&,/)>%%./5//1$)?#%)]EB)>231_D! !"# ! !! !!"!!!!!"!!"#!

!" ! !)

E!R'F(j@)!/(!4/;)!';'$4/56'.!.<-<))*!.3;;'@1F*X!26'52'!ZMHçIGHQ]A!755'. 4'2P'@'@:'5!F/@(-';,!

%-!#@);%T%52!)';L'$/(*!('R'((/2!/(!%!T%R%;F(3.!'26*;156b!5634X(-*@1;$(12%!.<-<))*!.%&F(3@%)3)!

T%R%;F()9&#(35./5)! B*-(21@5*! ZJA! 1R;%]A! +*5$! %! 5/26! T%R%;F()9&#(! '(')/5! %-! 1@)%@153(! <((-'Pj22/(!%!.
!"# ! !!!!!!"#! )

!" ! !)

%T3@!%-).)/(),)%!T%R%;F(!)9&#(1)X@!Pj22:!&%;%4/)';!C^9E9'26#,6./2F9!!

^3*,)'533#%>4(M/)1)$&3/)&,)2#4,Y%/)&3/&'#')'<-3()<,,-#/&/#%"\) &,) ,M,'8/() $&,-'*-8-1%&') 191+5%>,>;1%) $M95,./5//) 012134,5') #,#/&7! ]CJU6) CRU6) IJU6)

IRU_) /1%>%/1$B) ^77#') $#+?#%#%*#7) 1) ?#7/() '&=%#//#%) $#+195//) <,,-#?Y++&,)

Egyirányú nyomószilárdság [MPa]

$#+2.-01/M17)4,1')#)012134,5')#,#/&7)01,-7>%01/MB!

$(7B)&,) $1pB) 13>7L1)

Kr50 Kr K30 R50 R

UHT [km/s]

Kr30 K50 K R30 T50

)

)(* +,-.() >' -B.$2$-' A3' 0/#/%43*-' <,2%/0/()' 2$%M$+A37' 3$#$33A)A($-' A3' $)17%6(1f' (1*"S3.7,6%+36)6(/-'/.'N33.$IK))A3$'/.'N33.$3'"A%A37'/+/2'/,/8M6(')

82



Tézist ismertető publikációk: Szemerey-Kiss és Török (2010a), Szemerey-Kiss és Török (2011a)

IV. tézis – Habarcsok szilárdságának változása sóskúti mészkőzúzalék hatására

Kísérletekkel igazoltam, hogy a gyári összetételű kőkiegészítő habarcsok szilárdságának időbeni változását a sóskúti mészkőzúzalék (30m% és 50m%) különböző mértékben befolyásolja, a változás mértékét elsősorban a habarcs összetétele és nem a hozzáadott mészkőzúzalék mennyisége határozza meg. A K jelzésű habarcs esetében a habarcshoz nem javasolt mészkőzúzalékot adagolni, mert szilárdsága a már 30m% adagolása esetében is jelentősen kisebb, mint a mészkövek szilárdsága (10.a ábra). A T jelzésű habarcsnál 50m% sóskúti mészkőzúzalék adagolása mellett is a szilárdság a mészkőével azonos (10. b ábra). A vizsgálatok alapján az R és Kr jelzésű habarcsoknál a 30m%-‐ot meghaladó mészkőzúzalék adagolása szilárdsági szempontból nem célszerű (10c és d. ábra).

10. ábra. Habarcsok szilárdságváltozása az idő és a sóskúti mészkőzúzalék függvényében a) T; b) R; c) K; d) Kr

Tézist ismertető publikációk: Szemerey-‐Kiss és Török (2010a), Szemerey-‐Kiss és Török (2011a) 83



V. tézis – Habarcsok időállósága Bevezettem egy új a „Só károsodást Becslő Index”-‐et (SBI-‐index), amely a nemzetközi irodalomban korábban publikált időállóság-‐becslő indexekhez képest -‐ WSI, (Matsukura és Matsuoka, 1996), DDE (Ordóňez et al. 1997) PDE, (Benavente et al. 2004), SSI (Yu és Oguchi, 2010) jobban jellemzi a habarcsok só hatására bekövetkező tönkremenetelét:

ahol: IPC = az összporozitás mértéke (%), IPm0,1 = a mért pórus tartományokon belül a 0,1 µm sugarú mikropórusok mértéke (%), PC = a látszólagos porozitás mértéke (%), AV = a minta aszimptotikus vízfelvételi együtthatója (kg/m2).

Az SBI index a vizsgált habarcsok időállóságát az eddigi indexekhez képest jobban jellemzi, a tönkremeneteli görbéhez képest nagyobb egyezést mutat, mint a korábban publikált indexeké.

7. táblázat. A vizsgált habarcsminták sókárosodásának becslő indexek az SSI (Yo és Ouguchi, 2010) és a disszertációban kidolgozott SBI index összehasonlítása minta jele T T30 T50 R R30 R50 K K30 K50 Kr Kr30 Kr50

SSI index 9,6 12,1 18,2 15,4 18,9 22,4 5,8 10,8 14,9 11,1 14,8 22,7

SBI index 2,7 3,5 8,4 2,5 4,0 6,5 5,6 15,9 25,8 4,2 5,8 9,5

tömegveszteség 15 teljes tönkremenetelnél ciklus alatt (%) ciklusszáma 10 -‐ 29 -‐ 41 -‐ ~1 -‐ 5 -‐ 35 -‐ 85 -‐ 100 5. ciklus után 100 4. ciklus után 41 -‐ 95 -‐ 100 12. ciklus után

Tézist ismertető publikációk: Szemerey-‐Kiss és Török (2011b), Szemerey-‐Kiss és Török (2011c), Szemerey-‐Kiss és Török (2011e) 84



8.2 Az eredmények hasznosítása

Az értekezésben összefoglalt vizsgálati eredmények a kőrestaurálás és műemléki

felújítások területén dolgozó szakemberek számára olyan információkat adnak, amelyek a kőkiegészítő habarcsok megfelelő, a kőanyag károsodásához nem vezető alkalmazását teszik lehetővé. A dolgozat felhívja a figyelmet arra is, hogy a gyári kiszerelésben forgalmazott kőkiegészítő habarcsok nem minden esetben alkalmazhatók durva mészkövek restaurálásánál, a termékforgalmazók által közölt leírások alapján történő választás hibákhoz vezethet. Az alkalmazandó habarcs kiválasztása előtt az adott feladathoz szükséges vizsgálatsorok elvégezése javasolt. A kőkiegészítő habarcsok kőfelületre való megfelelő felvitele mellett a környezeti tényezők (nedvesség, fagy, sók) hatását is figyelembe kell venni.

8.3 Jövőbeni kutatási lehetőségek

A kutatás során a vizsgált habarcsok szilárdulási folyamatait, és a megszilárdult habarcsok hosszú távú viselkedését tanulmányozva felmerült, hogy érdemes lenne a habarcsok bedolgozhatósági tulajdonságait is vizsgálni. Az éppen aktuális MSZ EN 1015-‐ 3, MSZ EN 1015-‐4 szabványok felhasználásával (friss habarcs konzisztenciájának meghatározása), az MSZ EN 1015-‐7 szerint (friss habarcs levegőtartalmának mérésével), vagy éppen az MSZ EN 1015-‐9 alapján (friss habarcs bedolgozhatósági és korrigálhatósági idejének vizsgálatával), stb. A habarcsok-‐kőzetek kompatibilitásának még jobb megértéséhez további kőzetfizikai paramétereket lehetne meghatározni, pl. az MSZ EN 1015-‐19 szabvány felhasználásával a megszilárdult habarcs páraáteresztését. Az elvégzett vizsgálatok és módszerek további, a mészköveknél vagy más típusú kőzeteknél (pl. tufák, duzzadó agyagtartalmú kőzetek, stb.) használható kőkiegészítő anyagok fejlesztésénél is alkalmazható. Célszerű lenne vizsgálni, hogy más kötőanyagok (oltott mész, hidraulikus mész, traszcement, stb.), és eltérő adalékanyagok felhasználásával hogyan módosulnak a különböző kőzetfizikai jellemzők. Utóbbi esetben nagyobb porozitású, olcsón beszerezhető, akár ipari melléktermék, hulladék felhasználásával is lehetne kísérletezni, így összekötve a műemlékvédelem és a környezetvédelem szempontjai. 85



9. Hivatkozások

9.1. Hivatkozott irodalmak

Almássy P (2008) Termékőből készült műemlékek restaurálása In: Török Á, Vásárhelyi B (szerk) Mérnökgeológia-‐Kőzetmechanika 2008, Műegyetemi kiadó, Budapest 117-‐ 122 Anigrisani AC, Calcaterra D, Cappelletti P, Colella A, Parente M, Prikryl R, De Gennaro M (2011) Geological features, technological characterization and weathering of the Miocene Bryozoan and Lithothamnioin limestone (central-‐southern Italy). Italian Journal of Geosciences 130:1:75-‐92 Angeli M, Bigas JP, Benavente D, Menéndez B, Hébert R, David C (2007) Salt crystallization in pores: quantification and estimation of damage. Environmental Geology 52:205-‐213 Arandigoyen M, Alvarez JI (2007) Pore structure and mechanical properties of cement-‐ lime mortars, Cement and Concrete Research 37:767-‐775 Arizzi A, Cultrone G (2012) The difference in behaviour between calcitic and dolomitic lime mortars set under dry conditions: The relationship between textural and physical-‐mechanical properties. Cement and Concrete Research 42:818-‐826 Balázsy TÁ (1999) Műtárgyak, restaurálás és tudomány. Közgyűjtemények és a Tudomány Konferencia, 1999.07.01. http://www.ace.hu/ Balázs Gy, Tóth E (1997) Beton és vasbeton szerkezetek diagnosztikája p. 158 Ballester P, Mármol I, Morales J, Sánchez L (2007) Use of limestone obtained from waste of the mussel cannery industry for the production of mortars, Cement and Concrete Research 37:559-‐564 Barsottelli M, Cellai GF, Fratini F, Manganelli F (2001) The Hygrometric behaviour of someartificial stonematerials used as elements of masonry walls. Materials and Structures 34:211-‐216 Beck K, Al-‐Mukhtar M (2008) Formulation and characterization of an appropriate lime based mortar for use with a porous limestone. Environmental Geology 56:715–727 Beck K, Al-‐Mukhtar M (2010) Weathering effects in an urban environment: a vase study os Tuffeau, a French porous limestone. Geological Society, London, Special Publications 103-‐111 Benachour Y, Davy CA, Skoczylas F, Houari H (2008) Effect of a high calcite filler addition upon microstructural, mechanical, shrinkage and transport properties of a mortar. Cement and Concrete Research 38:727-‐736 Benavente D, Garcia del Cura MA, Fort R, Ordónez S (2004) Durability estimation of porous building stones from pore structure and strength. Engineering Geology, 74:113-‐127 Bourgès A (2006) Holistic correlation of phísical and mechanical properties of selected natural stones for assessing durability and weathering in the natural environment, Dissertation der Fakultät für Geowissenschaften, München pp 201 86



Budak M, Maravelaki-‐Kalaitzaki P, Kallithrakas-‐Kontos N (2008) Chemical characterization of Cretan clays for the design of restoration mortars. Microchim Acta 162:325–331 Bultrini G, Fragala I, Ingo GM, Lanza G (2006) Minero-‐petrographic, thermal and microchemical investigation of historical mortars used in Catania (Sicily) during the XVII century A.D. Applied Physics 83:529–536 Calia A, Masieri M, Baldi G, Mazotta C (2012) The evaluation of nanosilica performance for consolidation treatment of an highly porous calcarenite. In: 12th International Congress on the Deterioration and Conservation of Stone 12:2-‐9 Cnudde V, Cwirzen A, Masschaele B, Jacobs PJS (2009) Porosity and microstructure characterization of building stones and concretes. Engineering Geology 103:76-‐83 Cooper MI, Emmony DC, Larson J (1995) Characterization of laser cleaning of limestone. Optics and Laser Technology 27:69-‐73 Dei L, Salvadori (2006) Nanotechnology in cultural heritage conservation: nanometric slaked lime saves architectonic and artistic surfaces from decay. Journal of Cultural Heritage 7:110-‐115 Demarco MM, Jahns E, Rüdrich J, Oyhantcabal P, Siegesmund S (2007) The impact of partial water saturation on rock strength: an experimental study on sandstone Z Ges Geowiss 158/4: 869–882 Dubinin MM (1979) Proc Acad Sci USSR 271 8:1691 de Ferri L, Lottici PP, Lorenzi A, Montenero A, Salvioli-‐Mariani (2011) Study of silica nanoparticles – polysiloxane hydrophobic treatments for stone-‐based monument protection. Journal of Cultural Heritage 12:356-‐363 Forgó LZ, Stück H, Maróthy E, Siegesmund S, Török Á, Rüdrich J (2006) Materialverhalten von natürlichen and modellhaft konsolidierten Tuffen. In: Auras M, Snethlage R (szerk) Denkmalgestein Tuff, Institut für Steinkonservierung, Mainz, Bericht 22:65-‐75 Forgó LZ (2008) Vulkáni tufák konzerválása, PhD értekezés, BME, Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék, pp. 116 Galetakis M, Raka S (2004) Utilization of limestone dust for artificial stone production: an experimental approach. Minerals Engineering 17:355-‐357 Galvan JR (2004) An evaluation mechanical pinning treatments for the repair of stone at the second bank of the United States. Graduate program in historic preservation, University of Pennsylvania 33-‐45 Gálos M, Vásárhelyi B (2006) Kőzettestek osztályozása az építőmérnöki gyakorlatban. Műegyetemi Kiadó, Budapest pp 144 Ghrici M, Kenai S, Said-‐MansourM (2007) Mechanical properties and durability of mortar and concrete containing natural pozzolana and limestone blended cements. Cem Concr Compos 29:542–549 Gosselin C, Verges-‐Belmin V, Royer A, Martinet G (2009) Natural cement and monumental restoration. Mater Struct 42:749–763 Griswold J, Uricheck S (1998) Loss compensation methods for stone. Journal of the American Institute of Conservation 37:89–110

87



Hanley R, Pavia S (2008) A study of the workability of natural hydraulic lime mortars and its influence on strength Materials and Structures 41:373-‐381 Harun SN (2011) Heritage Building Conservation in Malaysia: Experience and Challenges. Procedia Engineering 20:41-‐53 Hees RPJ, Binda L, Papayianni I, Toumbakari (2004) Characterisation and damage analysis of old mortars. Material Structzres 37:644–648 Heikal M, El-‐Didamony MH, Morsy MS (2000) Limestone-‐filled pozzolanic cement. Cement and Concrete Research 30:1827–1834 Hencsei J, Török Á (2007) A Szent István bazilika felújítása és kőanyagának vizsgálata. Kő 2007/4 34-‐38 Henriques FA, Charola AE (1996) Comparative study of standard test procedures for mortars, in: 8th International Congress on Deterioration and Conservation of stone, Vol 2, Berlin Houari H (2008) Effect of a high calcite filler addition upon microstructural, mechanical, shrinkage and transport properties of a mortar. Cement and Concrete Research 38:727–736 Hyslop E, McMillan A (2004) Replacement sandstone in the Edinburgh world heritage site: Problems of soures and supply. in: Kwiatkowski D, Löfvendal R (szerk) Proceedings of the 10th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone, ICOMOS Sweden, Stockholm Vol II/777-‐784 Jankowska M, Śliwiński G (2003) Acoustic monitoring fort he laser cleaning of sandstone. Journal of Curtural Heritage 4:65-‐71 Juhász P, Kopecskó K (2012) Consolidation and strengthening effect of biomineralization on porous materials. Concrete Structures 13:65-‐71 Kaneko K (1994) Determination of pore size and pore size distribution. Journal of Membrane Science 96:59-‐89 Katsioti M, Mauridou O, Moropoulou A, Aggelakopoulou E, Tsakiridis PE, Agatzini-‐ Leonardou S, Oustadakis P (2010) Utilization of jarosite/alunite residue for mortars restoration production. Materials and structures 43:167-‐177 Kieslinger A (1949) Die Steine von Sankt Stephan. Verlag Herold, Wien Klisińska-‐Kopacz A, Tišlova R, Adamski G, Kozłowski R (2010) Pore structure of historic and repair Roman cement mortars to establish their compatibility. Journal of cultural Heritage 11:404-‐410 Kleb B (2006) Mérnökgeológia, Műszaki kiadó, Budapest Klopfer H (1985) Feuchte. In: Lutz P, Jenisch R, Klopfer H, et al. (eds) Lehrbuch der Bauphysik.Teubner Verlag, Stuttgart Kriston L (2000) A kő és vakolatrestaurálás alapismeretei. MKE, Budapest pp 113-‐119 Kopecskó K (2006) A gőzölés hatása a cement klinker és cementek kloridion megkötő képessége. PhD értekezés, BME, Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék pp. 100 Kőkiegészítő anyagok adatlapjai (Terzith, Remmers, Keim, Krusemark) Kumar A, Sapp M, Vincelli J, Gupta MC (2010) A study on laser cleaning and pulsed gas tungsten arc welding of Ti-‐3Al-‐2.5V alloy tubes. Journal of Materials Processing Technology 210:64-‐71

88



Lafhaj Z, Goueygou M, Djerbi A, Kaczmarek M (2006) Correlation between porosity, permeability and ultrasonic parameters of mortar with variable water/cement ratio and water content. Cement and Cocrete Research 36:625-‐633 Laho M, Franzen C, Holzer R, Mirwald PW (2010) Pore and hygric properties of porous limestones a case study from Bratislava, Slovakia. In: Přikryl R, Török Á (eds) Natural stone resources for historical monuments, Geological Society, London, Special Publications 333 pp 165–174 Lanas J, Alvarez JI (2003) Masonry repair lime-‐based mortars: Factors affecting the mechanical behaviour. Cement and Concrete Research 33:1867-‐1876 Lanas J, Bernal PJL, Bello MA, Alvarez Galindo JI (2004) Mechanical properties of natural hydraulic lime-‐based mortars. Cement and Concrete Research 34:2191–2201 Lanas J, Sirera R, Alvarez JI (2006) Study of the mechanical behaviour of masonry lime-‐ based mortars cured and exposed under different conditions. Cement ans Concrete Research 36:961-‐970 Lapsa VA (2000) Technological anisotropy of artificial Stone and practical use of this phenomenon. Mechanics of Composite Materilas 36:399-‐402 Lawrence M, Walker P, D’Ayala D (2006) Non-‐hydraulic lime mortars. The influence of binder and filler type on early strength development. J Archit Conserv 12:7–33 Laycock EA, Spence K, Jefferson DP, Hetherington S, Martin B, Wood C (2008) Testing the durability of limestone for Chatedral façade restoration. Environmental Geology 56:521-‐528

Leisen H (2004) Succes and limits for stone repair mortars based on tetra ethyl silicate – conservation of the reliefs at angkor wat temple, Cambodia. In: Kwiatkowski D, Löfvendal R (szerk) Proceedings of the 10th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone. ICOMOS Sweden, Stockholm Vol I 331-‐ 338 Licchelli M, Marzolla SJ, Poggi A, Zanchi C (2011) Crosslinked fluorinated polyurethanes for the protection of stone surface from graffiti. Journal of Cultural Heritage 12:34-‐ 43 Lindqvist JE, Sandström M (2000) Quantitative analysis of historical mortars using optical microscopy. Mater Struct 33:612–617 Lindqvist JE (ed) (2009) Repair mortars for historic masonry. Testing of hardened mortars, a process of questioning and interpreting. Materials and Structures 42:853-‐865 Luque A, Cultrone G, Sebastián E (2010) The use of lime mortars in restoration work on architectural heritage. In: Bostenaru Dan M, Přikryl R, Török Á (eds) Materials, technologies and practice in historic heritage structures. Springer, Dordrecht pp 197–207 Maravelaki-‐Kalaitzaki P (2007) Hydraulic lime mortars with siloxane for waterproofing historic masonry. Cement and Concrete Research 37:283-‐290 Matero FG (2007) Loss, Compensation, and Authenticity: The Contribution of Cesare Brandi to Architectural Conservation in America, Future Anterior, IV 1:45-‐58 Maurenbrecher AHP (2004) Mortars for repair of traditional masonry. ASCE Practice Periodical on Structural Design and Construction 62-‐65

89



Middendorf B, Hughes JJ, Callebaut K, Baronio G, Papayianni I (2005) Investigative methods for the characterisation of historic mortars part 1: Mineralogical characterization. Mater Struct 38:761–769 Middendorf B, Hughes JJ, Callebaut K, Baronio G, Papayianni I (2005) Investigative methods for the characterisation of historic mortars part 2: Chemical characterization. Materials and Structures 38:771–780 Mier J (2010) Werkstoffeigenschaften, előadás jegyzet, Eidgenössische Technische Hochschule, Studiengang Bauingenieurwissensxhaften, Zürich Mod’d BK, Howarth RJ, Bland CH (1996) Rapid prediction of building research estabilishment limestone durability class from porosity and saturation. Quarterly Journal of Engineering Geology, 29:285-‐297 Moh’d BK (2009) Compressive Strength of vuggy oolitic limestones as a function of their porosity and sound propagation, Jordan Journal of Earth and Environmental Sciences 2:18-‐25 Moropoulou A, Bakolas A, Bisbikou K (2000) Physico-‐chemical adhesion and cohesion bonds in joint mortars imparting durability to the historic structures. Constr Build Mater 12:1561–1571 Mosquera MJ, Benítez D, Perry SH (2002) Pore structure in mortars applied on restoration – Effect on properties relevant to decay of granite buildings. Cement and Concrete Research 32:1883-‐1888 Nielsen LF (1993) Stength of porous materials – with special reference to densified systems, Buildind Materials Laboratory, Technical University of Denmark pp 1-‐11 Oddy A (1992) The art of conservator. Trustees of the British Museum, London pp 8 Ordónez S, Fort R, Garcia del Cura MA (1997) Pore size distribution and the durability of a porous limestone. Quarterly Journal of Engineering Geology, 30:221-‐230 Ozcelik Y, Ciccu R, Costa G (2011) Comparison of the water jet and some traditional stone surface treatment methods in different lithotypes. Construction and Building Materials 25:678-‐687 Padhy GS, Lemaire C, Amirtharaj ES, Ionnidis MA (2007) Pore size distribution in multiscale porous media as revealed by DDIF-‐NME, mercury porosimetry and statistical image analysis. Colloids and Surfaces: Physicochem. Eng. Aspects 300:222-‐234 Papayianni I (2006) The longevity of old mortars. Applied Physics A 83:685-‐688 Papayianni I, Stefanidou M, Pachta V (2008) Desigen and application of artificial stone compatible to the existing old one in the archeological site of Pella. In: Lukaszewicz J, Niemcewicz P (eds) Proceedings of the 11th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone. Nicolaus Copernicus University Press, Torun Vol I 709–716 Pavia S, Fitzgerald B, Treacy E (2006) An assessment of lime mortars for masonry repair. Concrete Research in Ireland Colloquium, University College Dublin, Dublin pp 101–108 Pavia S, Toomey B (2008) Influence of the aggregate quality on the physical properties of natural feebly-‐hydraulic lime mortars. Materials and Structures 41:559–569 90



Pavia S, Caro S (2008) An investigation of Roman mortar technology through the petrographic analysis of archaeological material Construction and Building Materials 22:1807–1811 Pavia S, Toomey B (2008) Influence of the aggregate quality on the physical properties of natural feebly-‐hydraulic lime mortars. Materials and Structures 41:559–569 Pavia S, Hanley R (2012) Flexural bond strength of natural hydraulic lime mortar and clay brick. Materials and Structures 43:913-‐922 Pápay Z, Török Á (2007) Evaluation of the efficiency of consolidants on Hungarian porous limestone by non-‐destructive test methods. Central European Geology 50/4:299-‐312 Pápay Z, Török Á (2008) Three consolidants and three porous limestones: testing the effectiveness of consolidants on Hungarian porous limestones from Sóskút quarry, in terms of physicomechanical properties. In: Lukaszewicz J, Niemcewicz P (eds) Proceedings of the 11th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone. Nicolaus Copernicus University Press, Torun I:717-‐724 Persia F, Caneve L, ColaoF, D’Amato R, Giancristofaro C, Ricci G, Pilloni L, Rinaldi A (2012) Performance of nanocomposites for conservation of artistic stones. In: 12th International Congress on the Deterioration and Conservation of Stone 12:67-‐78 Pinchin SE, Curties T, Doehne Eric, David Odgers (2008) Understanding the decay of a 14 TH century Magnesian limestone carvings in Yorkshire, UK. in: 9th conference on ADT Pinto APF, Rodrigues JD (2011) Consolidation of carbonate stones: Influance of treatment procedures on the strengthening of consolidants. Journal of Cultural Heritage 2011 in press Pecchioni E, Malesani P, Bellucci B, Fratini F (2005) Artificial stones utilised in Florence historical palaces between the XIX and XX centuries Journal of Cultural Heritage 6:227–233 Posclod K (1990) Das Wasser im Porenraum klistaliner Naturwerksteine und sein Einfluss auf die Verwitterung. Münchener Geowissenschaftliche Abhandlungen, Reihe B, Allgemmeine und Angewandte Geologie 7 Pfeil, München Přikryl R, Št’astná A (2010) Contribution of clayey–calcareous silicate to the mechanical properties of structural mortared rubble masonry of medieval Charles Bridge in Prague (Czech Republic). Engineering Geology 115:257–267 Quagliarini E, Bondioli F, Goffredo GB, Lucciulli A, Munafò P (2011) Smart surfaces for architectural heritage_ Preliminary results about the application of TiO2-‐based coatings on travertine Journal of Cultural Heritage 2011 in press Quist WJ (2009) Replacement of natural stone in conservation of historic buildings. HERON 54/4:251-‐278 Richardson BA (1991) The durability of porous stones. Stone Industries 26:22-‐25 Rivas T, Alvarez E, Mosquera MJ, Aljeano L, Taboada J (2010) Crystallization modifiers applied in granite desalination: The role of the stone pore structure. Construction and Building Materials 24:766-‐776

Rodrigues JD, Grossi A (2007) Indicators and ratongs for the compatibility assessment of conservation actions. Journal of Cultural Heritage, 8:32-‐43 91



Rodriguez PF, Henriques FMA (2003) Current mortars in conservation: An overview. 6th International Conference on Materials Science and restoration, Karlsruhe pp 10 Rossi-‐Manaresi R, Tucci A (1991) Pore structure and the disruptive or cementing effect of salt crystallization in various types of stone. Studies in Conservation, 36:53-‐58 Rozenbaum O, Barbanson L, Muller F, Braund A (2008) Significance of a combined approach for replacement stone in the heritage buildings’ conservation frame. C R Geoscience 340:345-‐355 Schueremans L, Cizer Ö, Janssens E, Serré G, Van Balen K (2011) Characterization of repair mortars for the assessment of their compatibility in restoration projects: Research and practice. Construction and Materials 25:4338-‐4350 Siegesmund S, Snethlage R (2011) Stone in Architecture, Springer-‐Verlag Berlin, Heidelberg, ISBN 978-‐3-‐642-‐14474-‐5, pp 97-‐126 Siegesmund S, Török Á, Hüpers A, Müller C, Klemm W (2007) Mineralogical, geochemical and microfabric evidences of gypsum crusts: a case study from Budapest. Environmental Geology 52 2:358–397 Siegesmund S, Middendorf B (2008) The Market Gate of Miletus: damages, material characteristics and the development of a compatible mortar for restoration. Environmental Geology 56:753-‐766 Sinan C (2003) Aggregate/mortar interface: influence of silica fume at the micro-‐ and macro-‐level. Cement and Concrete Composites 25:557–564 Stefanidou M (2010) Methods for porosity measurement in ime-‐based mortars. Construction and Building Materials 24:2572-‐2578 Steiger M (2005) Crystal growth in porous materials – II: influence of crystal size on the crystallization pressure. Journal of Crystal Growth, 282:470-‐481 Strenchock L (2009) Research on the retoration of heritage structures. Portland cement and concrete repair applications and repercussions. Master Thesis, Technical University of Catalonia, Spain pp 27-‐46 Stück H, Forgó LZ, Siegesmund S, Rüdrich J, Török Á (2008) The behaviour of consolidated volcanic tuffs: weathering mechanisms under simulated laboratory conditions. Environmental Geology DOI 10.1007/s00254-‐008-‐1337-‐6. Thomas AB (2004) Study of the repair mortars for the Ayyubid city wall of Cairo. Theses on Faculties of the University of Pennsylvania in Historic Preservation 200p Thornton J (1998) A brief history and review of the early practice and materials of gap-‐ filling. Journal of the American Institute of Conservation 37:1 Török Á (2002) Oolitic limestone in polluted atmospheric environment in Budapest: weathering phenomena and alterations in physical properties. In: Siegesmund S, Weiss T, Vollbrecht A (eds) Natural Stones, Weathering Phenomena, Conservation Strategies and Case Studies. Geological Society, London, Special Publications 205:363-‐379. Török Á (2003) Surface strength and mineralogy of weathering crusts on limestone buildings in Budapest. Building and Environment 38:1185-‐1192. Török Á (2003) Durva mészkőből épült műemlékek károsodása légszennyeződés hatására. Mérnökgeológiai Jubileumi Konferencia 287-‐301

92



Török Á, Rozgonyi N, Prikryl R, Prikrylová J (2004) Leithakalk: the ornamental and building stone of Central Europe, an overview. In: Prikryl R (ed) Dimension stone. Balkema, Rotterdam 89-‐93 Török Á. (2007) Geológia Mérnököknek. Műegyetemi Kiadó, Budapest Török Á (2007) Morphology and detachment mechanism of weathering crusts of porous limestone in the urban environment of Budapest. Central European Geology 50/3:225–240 Tunçoku SS, Caner-‐Saltık EN (2006) Opal-‐A rich additives used in ancient lime mortars. Cement and Concrete Research 36:1886–1893 Yu S, Oguchi CT (2010) Role of pore size distribution in salt uptake, damage, and predicting salt susceptibility of eight types of Japanese building stones. Engineering Geology 115:226-‐236 Valentini F, Diamanti A, Palleschi G (2010) New bio-‐cleaning strategies on porous building materials affected by biodeterioration. Applied Surface Science 256:6550-‐ 6563 Van Balen K, Papayianni I, Van Hees R, Binda L, Waldum A (2005) Introduction to requirements for and functions and properties of repair mortars. RILEM TC 167-‐ COM: “Characterisation of Old Mortars with Respect to their Repair”, In: Materials and Structures 38:781-‐785 Van TT, Beck K, Al-‐Mukhtar M (2007) Accelerated weathering tests on two highly porous limestones. Environmental Geology 52:283-‐292 Varas MJ, Alvarez de Buergo M, Perez-‐Monserrat, Fort R (2008) Decay of the restoration render mortar of the church of San Manuel and San Benito, Madrid, Spain: Result from optical and electron microscopy. Materials Charcterization 59:1531-‐1540 Vasari G (1991) The lives of the most excellent painters, sculptors, and architects. In: Bondanella JC, Bondanella P (eds) Oxford University Press, New York Vitruvius P (2001) Ten books on Architecture. Rowland ID (ed) Thomas Noble, Texas Zahra D (2007) Replacement or plastic repair: A discossion on current local restoration philosophy Stone ISSN 1754-‐1026 1:15-‐17 Zdravkov BD, Čermák JJ, Šefara M, Janků J (2007) Pore classification in the charaterization of porous materials: A perspective. Centrel Europoean Journal of Chemistry 5:385-‐395 Zehnder K, Arnold a (1989) Crystal growth in salt efflorescence. Journal of Crystal Growth 97:513-‐521 9.2 Hivatkozott jelentések internetről Erder C (1977) The Venice charter under review, Ankara http://www.international.icomos.org/venicecharter2004/erder.pdf ICOMOS (1994) The Nara Document on Authenticity was drafted by the 35 participants at the Nara Conference on Authenticity in Relation to the World Heritage Convention, Nara, Japan, from 1-‐6 November 1993 http://whc.unesco.org/uploads/events/documents/event-‐833-‐3.pdf

93



ICOMOS (1964) International Charter for the Conservation and Restoration of Monuments and Sites", Decision and Resolutions, Venice 31.V.1964, ICOMOS, I, Paris: 1964 http://www.icomos.org/charters/venice_e.pdf Mélyi József (2004) Egy torzó anatómiája. http://exindex.hu/print.php?l=hu&page=3&id=229

9.3 Hivatkozott szabványok MSZ EN 1926:2007 Természetes építőkövek vizsgálati módszerei. Az egyirányú nyomószilárdság meghatározása. MSZ EN 12372:2007 Természetes építőkövek vizsgálati módszerei. A hajlítószilárdság meghatározása. MSZ EN 1925:2000 Természetes építőkövek vizsgálati módszerei. A kapilláris-‐ vízfelszívási tényező meghatározása. MSZ EN 14579:2005 Természetes építőkövek vizsgálati módszerei. A hangterjedés sebességének meghatározása. MSZ EN 14581:2005 Természetes építőkövek vizsgálati módszerei. A lineáris hőtágulási együttható meghatározása. MSZ EN 1936:2007 Természetes építőkövek vizsgálata. Az anyagsűrűség, a testsűrűség, a nyílt porozitás és az összes porozitás meghatározása. MSZ EN 12370:2000 Természetes építőkövek vizsgálati módszerei. Sókristályosodással szembeni ellenállás meghatározása. MSZ EN 12371:2010 Természetes építőkövek vizsgálata. A fagyállóság meghatározása (-‐ 20°C -‐ +20°C) MSZ EN 1097-‐7:2000 Természetes építőkövek vizsgálati módszerei. Amyagsűrűség meghatározása. Piknométeres módszer. MSZ EN 1015-‐10:2000 Falszerkezeti habarcsok vizsgálati módszerei. Megszilárdult habarcs testsűrűségének meghatározása. MSZ EN 1015-‐12:2000 Falszerkezeti habarcsok vizsgálati módszerei. Felületre merőleges tapadószilárdság meghatározása. MSZ EN 1015-‐1:2007 Falszerkezeti habarcsok vizsgálati módszerei. Szemcseméret eloszlás meghatározása szitával. MSZ EN 934-‐2:1998 Adalékszerek betonhoz, habarcshoz és injektálóhabarcshoz. 2. rész: Betonadalékszerek. Fogalommeghatározások, követelmények, megfelelőség, jelölés és címkézés. MSZ EN 197-‐1:2000/A3:2007 Cement. 1. Rész: Az általános felhasználású cementek összetétele, követelményei és megfelelőségi feltételei. MSZ 4737-‐1:2002 Szulfátálló cementek. MSZ 197-‐4:2004 Cement. 4. rész: Kis kezdőszilárdságú kohósalakcementek összetétele, követelményei és megfelelőségi feltételei. MSZ EN 14216:2004 Cement. Nagyon kis hőfejlesztésű különleges cementek összetétele, követelményei és megfelelőségi feltételei. MSZ EN 12620:2003 Kőhalmazanyagok (adalékanyagok) betonhoz. 94



MSZ EN 13055-‐1:2003 Könnyű kőanyaghalmazok. 1. rész: Könnyű kőanyaghalmazok (adalákanyagok) betonhoz, habarcshoz és injektálóhabarcshoz. MSZ EN 1008:2003 Keverővíz betonhoz. MSZ EN 934-‐6:2002 Adalékszerek betonhoz, habarcshoz és injektálóhabarcshoz. 6 rész: Mintavétel, megfelelőség-‐ellenőrzés és megfelelőségértékelés. MSZ EN 1015-‐3 Falszerkezeti habarcsok vizsgálati módszerei. A friss habarcs konzisztenciájának meghatározással (ejtőasztallal) 300 mm-‐ig. MSz EN 1015-‐4 Falszerkezeti habarcsok vizsgálati módszerei. A habarcs konzisztenciájának meghatározása kúpsüllyedéssel. MSZ EN 1015-‐7 Falszerkezeti habarcsok vizsgálati módszerei. Friss habarcs levegőtartalmának meghatározása. MSZ EN 1015-‐9 Falszerkezeti habarcsok vizsgálati módszerei. Friss habarcs bedolgozhatósági és korrigálhatósági idejének meghatározása. 30-‐360 perc. MSZ EN 1015-‐19 Falszerkezeti habarcsok vizsgálati módszerei. A megszilárdult vakolóhabarcsok páraáteresztő képességének meghatározása. 9.4 A jelölt értekezés témakörében írt publikációi Külföldön megjelent idegen nyelvű cikk:

Szemerey-‐Kiss B, Török Á, Siegesmund S (2013a) The influence of binder/aggregate ratio on the properties and strength of repair mortars. Environmental Earth Sciences, 69:1439-‐1449 [DOI 10.1007/s12665-‐013-‐2413-‐0] (IF: 1,059, 2011-‐es adat) Szemerey-‐Kiss B, Török Á (2011a) Time-‐dependent changes in the strength of repair mortar used in loss compensation of stone. Environmental Earth Sciences, 63:1613-‐ 1621 [DOI 10.1007/s12665-‐011-‐0917-‐z] (IF: 1,059)

Magyarországon megjelent idegen nyelvű cikk:

Szemerey-‐Kiss B, Török Á (2012a) Porosity and compatibility of repair mortars and Hungarian porous limestones. Central European Geology, 52, 2, 123-‐133. [DOI 10.1556/CEuGeol.55.2012.2.1]

Külföldi konferencia kiadványban megjelent cikk:

Szemerey-‐Kiss B, Török Á (2011b) Salt durability tests of repair mortars used in the restoration of porous limestones. In: Ioannou, I., Theodoridou M. (eds) Salt Weathering on Buildings and Stone Sculptures, SWBSS, Limassol, pp. 323-‐330., ISBN 978-‐9963-‐7355-‐1-‐8

95



Magyar nyelvű kiadványban megjelent konferencia cikk:

Szemerey-‐Kiss B, Török Á (2008) Műemléki plasztikus kőkiegészítő anyagok jellemzői és felhasználhatósága. In: Török, Á., Vásárhelyi, B. (szerk.) Mérnökgeológia-‐ Kőzetmechanika, 203–214., ISBN 978-‐963-‐420-‐967-‐6 Szemerey-‐Kiss B (2008) Plasztikus kőkiegészítő anyagok tulajdonságai, BME Építőmérnöki PhD Szimpózium, Budapest, 2008.11.28. Szemerey-‐Kiss B, Török Á (2010a) Műemléki kőkiegészítő anyagok mechanikai viselkedésének változása a felhasználás körülményeinek függvényében. In: Török, Á., Vásárhelyi, B. (szerk.) Mérnökgeológia-‐Kőzetmechanika, 203–214., ISBN 978-‐ 963-‐313-‐001-‐8 Szemerey-‐Kiss B (2012b) The application of adhesion strength test in the assesment of compatibility of repair mortars and porous limestones. Conference of Junior Researchers in Civil Engineering, 2012.06.19-‐2012.06.20. Budapest, BME, ISBN 978-‐ 963-‐313-‐061-‐2

Magyarországon megjelenő magyar nyelvű cikk:

Szemerey-‐Kiss B, Török Á (2011c) Műemléki épületek felújításánál használható kőkiegészítő anyagok tartóssága, Magyar Építőipar 62:24-‐30, ISSN 0025-‐0074 Szemerey-‐Kiss B, Török Á (2010b) Kőkiegészítők kompatibilitási vizsgálata. Díszítő-‐, Építő-‐, Mű-‐, Termés Kő, XII/3:27-‐30., ISSN 1419-‐9327

Konferencia kiadványok

Szemerey-‐Kiss B, Török, Á (2009) Műemléki plasztikus kőkiegészítő anyagok tulajdonsága, felhasználhatósága és elemzési módszereik. In: Műemlékek védelme 2009 május 12-‐13. Ráckeve, Savoyai Kastély (előadás és absztrakt)

Külföldi konferencia poszter – nem publikáció értékű: Szemerey-‐Kiss B, Török Á (2011d) Comparative analyses of the physical properties of repair mortar used in Hungarian limestone monuments. European Geosciences Union General Assembly, Bécs, Ausztria, 2010.V.2-‐7 (http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2011/EGU2011-‐12990.pdf) Szemerey-‐Kiss B, Török Á (2011e) Salt durability tests of repair mortars used int he restoration of porous limestones. Salt Weathering on Buildings and Stone Sculptures, SWBSS, Limassol, Ciprus, 2011. október 19-‐22. 96



(http://www.swbss2011.org/uploads/SWBSS_Table%20of%20Content.pdf) Szemerey-‐Kiss, Török Á (2013b) Comparative tensile strength test of repair mortars used in the restoration of porous limestones. European Geosciences Union General Assembly, Bécs, Ausztria, 2013.IV.7-‐12

(http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2013/EGU2013-‐6939.pdf)

9.5 A tézispontokhoz nem közvetlenül kapcsolódó tudományos közlemények Külföldi konferencia kiadványban megjelent cikk:

Török Á, Galambos É, Bóna I, Kriston L, Csányi E, Józsa Zs, Szemerey-‐Kiss B, Méreyné-‐ Bán B (2011) Salt efflorescence and subflorescence in Baroque frescos and the role of bat droppings in the decay wall paintings In: Salt Weathering on Buildings and Stone Sculptures, SWBSS, Limassol, eds: I. Ioannou & M. Theodoridou, pp. 97-‐104., ISBN 978-‐9963-‐7355-‐1-‐8

Konferencia kiadványok

Török Á, Józsa Zs, Bóna I, Csányi E, Szemerey-‐Kiss B (2011) A templomok festett falfelületeinek restaurálásához szükséges diagnosztikai vizsgálatok. In: Műemlékek védelme 2011. március 29-‐31. Ráckeve, Savoyai Kastély, ISBN 978-‐963-‐89016-‐1-‐3

Magyarországon megjelenő magyar nyelvű cikk:

Szemerey-‐Kiss B (2004) Stukkó örökségünk. Díszítő-‐, Építő-‐, Mű-‐, TermésKő, VI/1:16-‐17 ISSN, 1419-‐9327 Szemerey Kiss B (2004) A jászberényi festett búsuló Krisztus szobor színeinek vizsgálata. Díszítő-‐, Építő-‐, Mű-‐, TermésKő, VI/1:18-‐19, ISSN 1419-‐9327

97



10. Köszönetnyilvánítás Mindenekelőtt Dr. Török Ákosnak szeretnék köszönetet mondani, hiszen tárt karokkal fogadott, és teljes mellszélességgel támogatta a doktori tanulmányomat. Ha nem hozzá visz az utam teljesen véletlenül, akkor valószínűleg soha nem kezdem el a Budapesti Műszaki Egyetemen a doktori tanulmányaimat, főleg nem nappali tagozaton. A tanszékről Dr. Józsa Zsuzsanna hatalmas segítségét, illevte az Építészmérnöki Karról Dr. Vidovszky István építő kritikáját köszönöm. Alma-‐materemből mindenképpen ki kell emeljem Kriston László segítségét, mivel szakmailag rengeteg pozitív hozzászólást kaphattam tőle is. A továbbiakban a karakterszám korlátozása ellenére, legalább felsorolás szintjén muszáj elismerően szólnom a következő személyekről, akik valamilyen módon segítették a dolgozat elkészültét. Fontossági szempontokat mellőzve, ABC sorrenben, illetve egyben csoportosítva is a következőknek köszönöm a támogatásukat: tulajdonképpen az egész BME, Építőanyagok és Mérnökgeológia tanszék, valamint laboros munkatársainak, úgy mint Dr. Balázs L. György, Dr. Józsa Zsuzsanna, Dr. Borosnyói Adorján, Csányi Erika, Emszt Gyula, Dr. Gálos Miklós, Dr Görög Péter, Juhász Péter, Kárpátiné Pápay Zita, Dr. Kertész Pál, Dr. Kleb Béla, Dr. Kopecskó Katalin, Kovács Gábor, M. Dr. Lulóy Éva, Mlinárik Lilla, Pálinkás Bálint, Dr. Salem G. Nehme, Rónaky Viktória, Szilágyi Katalin Borbély Dániel, szintén a BME-‐ről Dr. Kiss Rita (Hidak és Szerkezetek Tanszék) és Kollár Anikó (Dékáni Hivatal). A BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Karának Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszékéről Dr. Balla Józsefnek és Göröcs Noéminek. További segítséget kaptam külsős intézményekből, intézetekből és cégektől. Támogató cégek és azok képviselői: Almássy Piroska (Terzith), Dr. Asztalos Éva (Remmers), Solti László (Keim). Németországi ösztöndíjas időszakomból a göttingeni egyetemről: Birthe Graue, Dr. Dunkl István, Heidrun Stück, Manuela Morales Demarco, Dr. Siegesmund Siegfried, Wanja Vedekind. Ausztriából Erich Pummer, Dr Pintér Farkas és Jochann Nimmrichter. Továbbá kollégáim közül Bánfi Gábor, Deák Jenő, Hering Zoltán és Osgyányi Vilmos kőszobrász-‐restaurátorok építő támogatásáért vagyok hálás. A munka szakmai tartalma kapcsolódik a "Minőségorientált, összehangolt oktatási és K+F+I stratégia, valamint működési modell kidolgozása a Műegyetemen" c. projekt szakmai célkitűzéseinek megvalósításához. A kutatás megvalósításának egyes szakaszait az Új Széchenyi Terv TÁMOP4.2.1/B-09/1/KMR-2010-0002 programja támogatta. A külföldön készült próbatestek és mérések a DAAD MÖB támogatásával a göttingeni GeorgAugust Egyetem, Földtudományi Kar laboratóriumában készültek. Zárásként mindenképpen köszönet jár a családomnak, akik végig támogattak és tűrtek a tanulmányaim során. 98



11. Fogalomjegyzék Adelékanyag: természetes állapotú vagy feldolgozott (például osztályozott, zúzott, duzzasztott), ásványi eredetű vagy mesterséges (például salak, pernye, téglaliszt, műanyag hab, stb.) finomszemcsés anyagok. (MSZ 16000/1-‐1990) Adalékszer: a friss habarcshoz kevert vegyi anyagok, amelyek a friss vagy a megszilárdult habarcs egyes tulajdonságait kedvezően, más tulajdonságait legfeljebb kismértékben módosítják. (MSZ 16000/1-‐1990) Cement:

legfontosabb

habarcsképző

kötőanyagunk

a

portlandcement.

A

portlandcementet magas hőfokon zsugorított, égetett féltermékből, a klinkerből állítják elő finomőrléssel. A portlandcementet gyakran más, rejtett hidraulikus tulajdonságú, mesterségesen gyártott vagy ipari féltermékként keletkező anyagokkal keverik össze. A portlandcement klinker tulajdonságai nemcsak a nyersanyag összetételétől függenek, hanem az égetési művelettől (Kopecskó 2006, Talabér 1966) és az őrlési finomságtól is (Talabér, 1966). Előkezelés: A felület fészkelését, nedvesítését jelenti, de a lokális szilárdítást és tisztítást is ide sorolják bizonyos esetekben (nem csak a kiegészítés esetében használatos a kifejezés). Felületképző habarcs: különleges műszaki követelményeket kielégítő, a végleges felület kialakítására alkalmazott habarcsok. (MSZ 16000/1-‐1990). Fészkelés: A hiányzó és az ép terület határvonalán kőfaragó technikával történő megmunkálás a kőfelületnek, mely a kőkiegészítő anyag nullára futását akadályozza meg. Célja, hogy a felhordott habarcs mindenütt vastagabb legyen, mint 0-‐1 mm. Fészkeléskor a hiányzó terület szélén a hiányzó és ép terület határát 90°-‐90°-‐ra csökkentik/növelik, hogy a friss anyag jobban és vastagabb rétegben tapadjon az eredeti felülethez. Földnedves habarcs: A habarcsok gyártói által javasolt 10:1,3 és a 10:1,8 közötti habarcs-‐víz tömegarányú bekeverését jelenti. Ebben az állapotban bedolgozva a habarcsot kaphatjuk meg a gyártók által garantált minőséget. Ettől eltérő esetekben a tulajdonságok változnak (leginkább romlanak – repedezettséget, szilárdság csökkenést eredményez stb.). A gyártók legtöbb esetben a termékeken, biztonságtechnikai

99



adatlapokon jelölik a bedolgozáshoz javasolt földnedves állapothoz szükséges víz mennyiségét. Gúzolás: A kiegészítendő felület kötőanyagban gazdag előkezelése/beecsetelése a biztosabb kötés/tapadás érdekében. Általában a kiegészítőanyaggal azonos, de töltőanyagban szegényebb, azonban nedvesebb (hígabb) változatát használják erre a célra. Habarcs: kötőanyagnak vagy kötőanyag-‐keveréknek, finomszemcséjű (legfeljebb 4 mm szemnagyságú) adalékanyagnak, esetenként adalékszernek és segédanyagnak – friss állapotban képlékeny, később megszilárduló – keveréke. (MSZ 16000/1-‐1990) Hidrofóbizálás: A kőfelület vízfelvételének védőréteg felhordásával, vagy egyéb eljárással történő csökkentése. Kiég: Akkor következhet be, amikor a habarcs nem tudja elérni a teljes szilárdságát, mert a szilárduláshoz szükséges víz eltávozik. Jellemzően ilyenkor a habarcs gyengébb minőségű, akár kézzel is morzsolhatóvá válik. Természetesen ez attól is függ, a szilárdulási folyamat melyik szakaszában távozott el a kötésben résztvevő víz. Keverővíz:

a

friss

habarcs

konzisztenciáját

beállító

és

a

kötőanyagok

megszilárdulásához szükséges víz. Kratzer: Fémből készült, két végén beirdalt, kőfaragók és restaurátorok által használt speciális kézi szerszám kőmegmunkálásra (német eredetű). Lanzetta: Gipszkanálhoz hasonló kéziszerszám, melynek mindkét vége eltérő formájú és/vagy méretű. Míg a gipszkanál mindkét vége lekerekített – kanál alakú –, addig a lanzetta speciális, egyik végén többnyire hegyesen záródik. A lanzettát sok esetben restaurátori munkához alkalmazzák. Magképző habarcs: Nagyobb mértékű kiegészítés esetén egy durvább szemcsés, nagyobb porozitású habarcs. Önmagában általában nem használják, inkább a finom/befejező habarcs előtt szokták rendszerben felhordani. Nullára fut: Arra az esetre mondják, amikor a kiegészítés szélein a habarcs elvékonyodva találkozik az eredeti kőzettel (> 1-‐2 mm). Legtöbb esetben ilyenkor gyors nedvességvesztés lép fel, amely az anyag repedezésével, kiégésével jár együtt – amely a habarcsok szilárdságcsökkenését és tartósság romlását eredményezi.

100



Patinázás: Az elkészült kőkiegészítés új felületének mesterséges öregítése, és/vagy a felület egységesítése az eredeti kőzetével – színben, struktórában, árnyalatban. Utókezelés: A kötési folyamatokhoz szükséges nedvesség megőrzése céljából az elkészült kiegészítés nedvesített papírvattával, fóliával történő fedését, takarását jelenti. A kifejezést hidrofóbizálásra és a patinázásra is alkalmazhatják. Visszapergetés: A megkötött kiegészítőanyag felületére kivándorolt kötőanyagban gazdag kemény, páncélszerű rétegének eltávolítása. A névhasználat az eszközre és a munkafolyamatra utal, hiszen általában ezt a műveletet kratzerrel, fűrészlappal végzik. Ha ezt a folyamatot nem tekintik 100%-‐os megoldásnak, akkor faragással is közelíthetik egymáshoz az eredeti és az új kiegészítések struktúráját, amennyiben a kiegőszítőanyag kellően szilárd.

101



FÜGGELÉK A disszertációban felhasznált fényképek származása: 2.6. ábra:

Bánfi Gábor kőszobrász-‐restaurátor felvétele.

2.7.a. ábra:

Osgyányi Vilmos kőszobrász-‐restaurátor felvétele.

2.8.b. ábra:

Bánfi Gábor kőszobrász-‐restaurátor felvétele.

2.8.e-‐f-‐g. ábra:

Deák Jenő kőszobrász-‐restaurátor felvétele.

2.9.h. ábra:

Hering Zoltán kőszobrász-‐restaurátor felvétele.

A fent felsorolt ábrák felhasználása a szerzők belegyezésével történt. A többi ábra a szerző saját készítésű felvétele.

102


Nyilatkozat


.

Jelen értekezés bírálatai és a védésről készült jegyzőkönyv az eljárás végén a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Karának Dékáni Hivatalában elérhetőek.

Alulírott Szemerey-‐Kiss Balázs kijelentem, hohgy ezt a doktori értekezést magam

készítzettem és abban csak a megadott forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, ameylet szó szerint vagy azonos tartalomban, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával jelöltem. Budapest, 2013.

103



Melléklet Vizsgálat szabványszáma: Vizsgálat megnevezése:

-

próbatestek

póruseloszlás

Vizsgálat helyszíne: Göttingen Vizsgáló berendezés: Carlo Erba 2000 Vizsgált minták száma: Habarcs: 3-3 db, Kőzet: 5-5 db Σ~100 db

makro- és mikro pórusakat mérő berendezés

mikropórus mérés

Vizsgált minták

Makropórus mérés

állapota:

próbatest higannyal telítés

(minták 28 napos

előtt és után

korukban)

Eredmények:

104



105


Vizsgálat szabványszáma:

EN 1015-11:2000

Vizsgálat megnevezése:

Egyirányú nyomószilárdság meghatározása


próbatestek

Vizsgálat helyszíne: BME, Budapest Vizsgáló berendezés: DigiMess M-10 Vizsgált minták száma: Habarcs: 912 db, Kőzet: 120 db Σ~1000 db Vizsgált minták állapota: (minták 3, 7, 14, 28 és 90 napos korukban)

106



107



108



109



110



111



EN 1015-11:2000


Hajlító- húzószilárdság meghatározása


próbatestek

Vizsgálat helyszíne: BME, Budapest Vizsgáló berendezés: DigiMess M-10 Vizsgált minták száma: Habarcs: 180 db, Kőzet: 20 db Σ~200 db Vizsgált minták állapota: (minták 3, 7, 14, 28 és 90 napos korukban)

Eredmények:

112



113



114



115



116



117




MSZ EN 12370:2000


Sókristályosodással szembeni ellenállás

próbatestek

Vizsgálat helyszíne: BME, Budapest Vizsgáló berendezés: - Memmert 800 szárító szekrény, - Kern EW 3000 mérleg Vizsgált minták száma: Habarcs: 72 db, Kőzet: 20 db Σ~100 db Vizsgált minták állapota: minták 15 ciklus Na2SO4 oldatba merítés után Eredmények:

118



119



120

Műemléki kőkiegészítő habarcsok és a hazai, miocén korú. PhD értekezés. Szemerey- Kiss Balázs. okl. kőszobrász restaurátor

Recommend Documents