A műemlékvédelem és társtudományai (Az Egri Nyári Egyetem előadásai 1989 Eger, 1989)

Horváth Zoltán: Vértesszentkereszt – laboratóriumi vizsgálatok a műemlékvédelem szolgálatában

Ha a kőben levő pórusok döntő hányada a kis átmérők tartományába esik (ilyen a vértesszentkereszti kő anyag is), a következő jelenségekkel kell számolnunk: a) A szúk kapillárisokban a folyadékfelszín görbült, így az egyensúlyi gőznyomás kisebb, mint a sík folya dékfelszín felett. Emiatt az ilyen kőzetanyag lényegesen nehezebben ,,szárad ki", mint a nagypórusú kő. b) A pórusokban nem tiszta víz, hanem híg elektrolit található, ami szintén csökkenti az egyensúlyi gőz nyomást. c) Az oldott elektrolitok koncentrációjának függvényében csökkenni fog a víz (elektrolit) fagyáspontja. A fentiek ismeretében a kőpusztulás kémiai okait az alábbiakban foglalhatjuk össze: A kőfelszínre jutó elektrolitok (kénsav, sósav, szénsav, nitrogén-vegyületek) kémiai reakcióba lépnek a kőzetei alkotó ásványfázisokkal. A kénsav hatására keletkező gipsz (CaSO x2H 0) vízben lényegesen jobban oldódik, mini a CaCO. A CaSO-ra telített oldatból kikristályosodó gipsz a kalcitétól jelentősen eltérő kristályszerkezet és a mole kulánként 2 krisztályvize folytán több helyet igényel, ami térfogatnövekedést okoz. Ez a folyamat — lévén aiendszer egyensúlyi — számtalanszor ismétlődhet. A HCl szintén elbontja a CaCO-t, és a visszamaradó só ionerősségnövelő hatásúként növeli a kalcit oldható' ságát. A felületen jelenlevő minden vízoldható ionos vegyület korróziót okoz. Részben azzal, hogy növeli a CaCC oldhatóságát, részben mert nehezíti a kőbelső kiszáradását. Az előzőek alapján ez igen fontos körülmény, mert a kőpusztulás egyik legfontosabb feltétele a víz jelenléte. Így válik érthetővé, hogy az intenzíven pusztuló apszis felületén a szulfát- és kloridtartalom csak 1,5—2-szeres az ép kőfelülethez képest, viszont a csapóesőtől védett mintákon 10—12-szeres szulfátkoncentrációt észleltünk. Tapasztalat szerint a csapóesőtől védett felületek intenzívebben (mélyebben?) pusztulnak, mint amelyeket éi a csapóeső. Ez annak köszönhető, hogy ha szennyezett a levegő, akkor nemcsak a savas eső viszi a felületre a vegyi anyagokat, hanem azok a levegőből is megkötődhetnek, és ezzel akkumulálódhatnak. A felületen lefolyó csapadékvíz a mállástermékek egy részét lemossa a felületről, és így a térfogatnövekedéssel járó kristályosodási ciklusok száma is kevesebb, továbbá „hígulnak" a felületen levő anyagok. Fontos körülmény az is, hogy a szárazon ülepedő por sem tud tartósan megtelepedni. Jól látszik ez a VSZK—2 és VSZK-3 számú minták spektrumainak különbségén. A VSZK—2 XPS spektrumában 10-12-szer több a szulfát, illetve nátriumot is találtunk kis mennyiségben. Az alkáli fémek ionjainak jelenléte a felületen igen veszélyes. Ugyanis például a nátrium a szulfát ionnal, valamint változó számú kristályvízzel (és ennek megfelelő térfogatnövekedéssel) jól kristályosodó sót alkot. Az apszis korróziós törmelékéből származó VSZK—3 számú mintában megnövekedett szilíciumtartalmat észleltünk. Feltételezzük, hogy ez annak köszönhető, hogy a csapóeső a könnyebben oldódó korróziótermékeket kimosta, így a maradék relatíve dúsult a nehezen oldódó kvarcban, illetve szilikátokban. 3. Távérzékeléses vizsgálatok Az ásvány-kőzettani, kémiai és elektronmikroszkópos vizsgálatok választ adtak arra, hogy milyen kémiai mechanizmus szerint pusztul a romegyüttes kőanyaga. Nem kaptunk azonban választ arra, hogy a kőpusztulás miért csak bizonyos felületeket érint, pontosabban: hasonló minőségű és mennyiségű kémiai terhelés miért eredményez különböző intenzitású pusztulást egyébként azonos fajtájú kőfelületen. Feltételeztük, hogy a kőpusztulás egyik legfontosabb tényezőjének - a víznek — eloszlási heterogenitása magyarázatot adhat a pusztulás heterogenitására. A porózus építőanyagok „nedvesedése" és „száradása" termodinamikai egyensúlyi folyamat, amelyhez mindig energiaváltozás is társul. E törvényszerűség alapján azonos anyagminőségű falszerkezetek hőmérséklete vagy hőemissziója a szerkezet nedvességtartalmának függvénye. A jelenség tanulmányozásának korszerű módszere a termográfia, amit .a MÉM Műszaki Állomásával végeztettünk el. A felvételek AGA termovíziós berendezései készültek. A kamera referenciahőmérséklete a cseppfolyós héliumra lett beállítva. A felvételeket a helyszínen mágnesszalagra rögzítették. A kiértékelés során a felvételek a szalagról mágneslemezre kerültek. A tényleges képanalízis a .endszer saját számítógépén és saját programjainak segítségével történt. Az analízis során mód volt az egyes felvételek képmódosítására, amellyel kiemeltük a nevességgócokat, illetve szelvényszerűen megjeleníthettük az egyes falszakaszok hőmérsékletprofiljait. A képek rögzítése után a képernyőt lefényképeztük. A képek a rajtuk szereplő skála segítségével külön magyarázat nélkül is értelmezhetők. Érdemes azonban megjegyezni, hogy a detektált hőemisszió nemcsak az anyagminőségtől (mészkő, műkő), hanem az észlelés szögétől is függ. Ennek következtében a hőmérsékletkülönbségek és a hozzájuk rendelt színskála csak az adott felvételen belüli relatív érvényűek. A helyszínen a felvételeket igyekeztünk úgy elkészíteni, hogy minél kevesebb zavaró hatás érvényesüljön. A továbbiakban az északi falsík néhány jellemző felvételét mutatjuk be. A TI.felvétel a falsík külső felületét mutatja. A feltárt falazatot műkő kváderekkel burkolták, amelyek között eredeti mészkő elemeket is elhelyeztek. A felvételen jól látszik, hogy a falszerkezetet beszivárgó nedvesség terheli, ami főleg a fugákon keresztül távozik.