Zabytki kamienne i metalowe, ich niszczenie i konserwacja profilaktyczna
Obowiązkiem konserwatorów wobec zabytków, podobnie jak lekarzy wobec ludzi i zwierząt, jest ochrona przed atakującymi je chorobami, prowadzącymi do ich zniszczenia. Najskuteczniej można to zrealizować, stosując zabiegi profilaktyczne, a więc uniemożliwiając działanie procesów destrukcyjnych na obiekty narażone na bezpośrednie wpływy czynników atmosferycznych i agresywnego środowiska, w jakim się znajdują. Należy więc je chronić, zapobiegając chorobom, czyli eliminując czynniki niszczące (chorobotwórcze), i natychmiast likwidować przyczyny niszczenia (chorób), jeśli obiekt już został zaatakowany. Niestety, tak jak w medycynie, także w przypadku zabytków służba konserwatorska nie realizuje tych podstawowych obowiązków, reaguje zaś wówczas, gdy obiekt jest bardzo chory, gdy uległ dużemu, widocznemu zniszczeniu, gdy jego stan zagraża istnieniu, gdy wykazuje objawy zniszczenia, tzn. kiedy kamień osypuje się, złuszcza i rozwarstwia, gdy powstały jego duże ubytki. Bardzo często chore zabytki reanimuje się, a nawet wskrzesza lub zamienia na kopię. Przyczyn takiego stanu rzeczy należy szukać przede wszystkim w braku funduszów na działalność profilaktyczną - jedynie tragiczny stan obiektu zmusza decydentów do wysupłania odpowiedniej kwoty na jego ratunek. Oczywiście, w takim przypadku koszt konserwacji jest zwykle wysoki, znacznie przekraczający koszty wynikające z działań profilaktycznych. Do tego dochodzi częściowa, nieodwracalna utrata autentyczności obiektu, wynikająca z konieczności rekonstrukcji zniszczonych mniejszych lub większych fragmentów.
Aby uniknąć tego rodzaju sytuacji, profilaktyka musi zdobyć sobie czołowe miejsce w praktycznej działalności konserwatora. Osiągnięcia służby konserwatorskiej należy mierzyć nie liczbą wskrzeszonych zabytków, lecz liczbą zabytków nieulegających zmianom i niszczeniu. Tylko w ten sposób pojęta
konserwacja może przyczynić się do zachowania spuścizny artystycznej, historycznej czy kulturalnej w stanie nieskażonym, w postaci najwartościowszej - autentyku. Radykalne zabiegi konserwatorskie i remonty generalne przyczyniają się do utraty tych wartości i w rezultacie jakże często pozostaje mniej lub bardziej udana kopia obiektu.
Wstęp / 13
Część pierwsza. Zabytki kamienne
Rozdział 1. Rodzaje kamieni naturalnych, ich właściwości oraz odporność na działanie czynników niszczących / 21
1.1. Skały magmowe / 22
1.2. Skały osadowe / 27
1.2.1. Brekcje i konglomeraty / 28
1.2.2. Piaskowce / 28
1.2.3. Wapienie / 34
1.3. Skały metamorficzne (przeobrażone) / 42
Rozdział 2. Rodzaje kamieni sztucznych, właściwości oraz odporność na działanie czynników niszczących / 47
2.1. Spoiwa i kamienie gipsowe / 48
2.1.1. Historia / 48
2.1.2. Skład / 54
2.1.3. Wiązanie spoiw gipsowych i ich właściwości / 56
2.2. Spoiwa i kamienie wapienne / 60
2.3. Spoiwa i kamienie cementowe / 67
2.4. Kamienie cementowo-wapienne / 77
2.5. Ceramika / 79
2.5.1. Przyczyny niszczenia ceramiki / 81
2.5.1.1. Niszczenie wynikające z właściwości materiałów / 81
2.5.1.2. Niszczenie spowodowane czynnikami zewnętrznymi / 85
Rozdział 3. Czynniki niszczące kamienie / 89
3.1. Woda / 89
3.2. Gazy atmosferyczne i zanieczyszczenia powietrza / 98
3.3. Sole rozpuszczalne w wodzie / 107
3.4. Zmiany temperatury / 117
3.5. Czynniki mechaniczne / 128
3.6. Korodujące elementy metalowe / 129
3.7. Czynniki biologiczne / 134
3.7.1. Drobnoustroje heterotroficzne / 135
3.7.1.1. Bakterie i grzyby / 135
3.7.2. Drobnoustroje autotroficzne / 143
3.7.2.1. Bakterie siarkowe / 143
Mechanizm niszczenia / 144
3.7.2.2. Bakterie nitryfikacyjne / 148
3.7.2.3. Glony / 151
3.7.3. Porosty / 153
3.7.4. Roślinność / 157
Rozdział 4. Patyna - mechanizm jej powstawania i właściwości / 163
Rozdział 5. Badania poprzedzające profilaktyczną konserwację kamiennych obiektów zabytkowych / 183
5.1. Ocena stanu zachowania obiektów zabytkowych / 184
5.1.1. Badania wizualne / 184
5.1.2. Nieniszczące badania aparaturowe / 195
5.1.2.1. Metoda termowizyjna / 196
5.1.2.2. Metody radiologiczne / 199
5.2. Badanie obecności pierwotnych i wtórnych warstw barwnych (polichromii) / 201
5.3. Określenie wtórnych zabiegów konserwatorskich / 204
5.4. Badania ustalające przyczyny niszczenia kamieni / 209
5.4.1. Zawilgocenie kamieni - metodyka badań / 210
5.4.1.1. Metoda suszarkowo-wagowa / 211
5.4.1.2. Metoda karbidowa / 211
5.4.1.3. Metody nieniszczące / 212
5.4.2. Składniki kamieni, ich struktura, tekstura i stopień zwietrzenia - badania petrograficzne / 217
5.4.3. Patyna i nawarstwienia - ich identyfikacja / 218
5.4.4. Sole rozpuszczalne w wodzie - metodyka badań / 223
5.4.4.1. Pobieranie próbek do badań / 223
Pobieranie wykwitów soli / 224
Pobieranie soli z wykorzystaniem ich migracji do okładu / 225
Pobieranie próbek zasolonych kamieni / 225
5.4.4.2. Ekstrakcja soli z próbek kamieni / 226
5.4.4.3. Określenie zawartości soli w kamieniu / 227
Metoda wagowa / 227
Metoda kondutometryczna / 228
5.4.4.4. Jakościowa analiza soli / 229
5.5. Badanie właściwości fizycznych i mechanicznych kamieni / 230
5.5.1. Gęstość właściwa i pozorna / 230
5.5.2. Nasiąkliwość / 232
5.5.3. Właściwości kapilarne / 233
5.5.3.1. Szybkość wnikania kropel wody / 233
5.5.3.2. Szybkość kapilarnego podciągania cieczy / 234
5.5.4. Określanie wytrzymałości mechanicznej kamieni / 237
5.5.4.1. Metody niszczące / 237
5.5.4.2. Metody nieniszczące / 240
5.5.5. Badanie zapraw i sztucznych kamieni / 248
Rozdział 6. Metody profilaktycznej konserwacji kamiennych obiektów zabytkowych / 251
6.1. Wstępne zabiegi konserwatorskie / 251
6.2. Zabezpieczanie polichromii / 256
6.2.1. Wzmacnianie warstw barwnych / 256
6.2.2. Przyklejanie warstw barwnych / 260
6.2.3. Zabezpieczanie warstw barwnych / 263
6.3. Usuwanie nawarstwień powierzchniowych / 264
6.3.1. Metody mechaniczne / 266
6.3.1.1. Przekuwanie / 266
6.3.1.2. Ścieranie / 267
6.3.1.3. Szczotkowanie / 281
6.3.1.4. Podwyższona temperatura / 281
6.3.1.5. Złuszczanie / 282
6.3.2. Metody fizyczne i chemiczne / 284
6.3.2.1. Rozpuszczalniki organiczne / 286
6.3.2.2. Woda / 287
6.3.2.3. Para wodna / 292
6.3.2.4. Roztwory wodne soli / 293
6.3.2.5. Alkalia / 301
6.3.2.6. Kwasy / 303
6.3.3. Metoda ultradźwiękowa / 311
6.3.4. Metoda laserowa / 313
6.3.5. Usuwanie powłok olejnych / 319
6.3.5.1. Rozpuszczalniki organiczne / 320
6.3.5.2. Alkalia / 324
6.3.6. Usuwanie plam żelazistych / 327
6.3.6.1. Przyczyny powstawania / 327
6.3.6.2. Zasady usuwania / 329
6.3.6.3. Sposoby usuwania / 330
Przekształcenie związków barwnych żelaza w bezbarwne / 330
Maskowanie plam barwnych - patynowanie / 338
6.4. Odsalanie kamieni / 345
6.4.1. Problemy związane z odsalaniem / 345
6.4.2. Rodzaje okładów odsalających / 347
6.4.3. Metody odsalania / 351
6.4.3.1. Migracja soli do rozszerzonego środowiska / 352
Swobodna migracja / 353
Wymuszona migracja / 359
6.4.3.2. Odsalanie na drodze dyfuzji / 361
Kąpiel statyczna / 363
Kąpiel dynamiczna / 363
6.4.3.3. Odsalanie w stałym polu elektrycznym / 365
6.5. Tynki odsalające / 370
6.6. Ograniczenie procesu krystalizacji soli / 375
6.6.1. Przeprowadzanie siarczanów w postać nierozpuszczalną / 375
6.6.2. Ograniczenie swobodnej krystalizacji i migracji soli / 377
6.7. Niszczenie organizmów żywych / 378
6.7.1. Zapobieganie rozwojowi / 378
6.7.2. Zwalczanie środkami chemicznymi / 380
6.7.3. Usuwanie plam po grzybach / 386
6.8. Zabezpieczanie przed niszczącym działaniem wody gruntowej / 386
6.8.1. Osuszanie i stabilizacja gruntu / 388
6.8.1.1. Drenowanie poziome / 389
6.8.1.2. Drenowanie pionowe / 390
6.8.1.3. Elektrodrenaż / 391
6.8.1.4. Cebertyzacja / 393
6.8.2. Zapobieganie kapilarnemu wznoszeniu się wody / 394
6.8.2.1. Izolacja pozioma i pionowa / 395
6.8.2.2. Izolacje elektroosmotyczne / 396
6.8.2.3. Izolacje oparte na metodach chemicznych / 399
Osuszanie murów przed wprowadzeniem
środków do uzyskania bariery / 400
Nasycanie preparatami impregnującymi / 402
Materiały stosowane do barier przeciwkapilarnych / 402
Iniekcja mikrokrystaliczna / 405
6.8.3. Inne metody ochrony przed zawilgoceniem / 406
6.8.3.1. Metoda magnetokinetyczna / 406
6.8.3.2. Suszenie metodą Knappena / 407
6.8.3.3. Spoinowanie murów porowatymi zaprawami / 407
6.8.4. Problemy związane ze schnięciem kamieni nad izolacją / 409
6.9. Hydrofobizacja kamieni / 410
6.9.1. Cel hydrofobizacji / 410
6.9.2. Zjawiska powierzchniowe / 415
6.9.2.1. Napięcie powierzchniowe cieczy / 415
6.9.2.2. Zwilżanie ciał stałych przez ciecze / 418
6.9.2.3. Skrajny kąt zwilżania / 419
6.9.2.4. Kapilarne wznoszenie się cieczy / 420
6.9.3. Substancje hydrofobowe / 423
6.9.3.1. Mydła / 423
6.9.3.2. Woski / 425
Naturalne / 426
Syntetyczne / 429
6.9.3.3. Żywice sztuczne / 430
6.9.3.4. Związki krzemoorganiczne - silikony / 432
Podstawowe organiczne związki krzemu / 433
Otrzymywanie polisiloksanów / 434
Związki krzemu w profilaktycznej konserwacji kamieni porowatych / 436
Organiczne związki krzemu o właściwościach hydrofilnych / 436
Organiczne związki krzemu o właściwościach hydrofobowych / 446
Właściwości hydrofobowe powłok siloksanowych / 450
Hydrofobizacja kamieni silikonami / 451
6.9.4. Nowa metoda strukturalnej hydrofobizacji kamieni / 458
6.9.5. Zabezpieczenie marmurów i alabastrów / 474
6.10. Zabezpieczanie kamieni przed gazami atmosferycznymi / 484
Część druga. Zabytki metalowe
Rozdział 1. Metale występujące w elementach architektonicznych, ich właściwości i odporność na działanie czynników niszczących / 489
1.1. Aluminium / 493
1.2. Cyna / 494
1.3. Cynk / 496
1.4. Miedź i jej stopy / 498
1.5. Ołów / 503
1.6. Srebro / 504
1.7. Złoto / 506
1.8. Żelazo / 508
Rozdział 2. Metody profilaktycznej konserwacja metali / 515
2.1. Usuwanie produktów korozji / 515
2.1.1. Metody mechaniczne / 515
2.1.2. Metoda termiczna / 519
2.1.3. Ultradźwięki / 519
2.1.4. Działanie chemiczne / 520
2.1.5. Redukcja elektrochemiczna / 520
2.2. Zabezpieczanie antykorozyjne / 522
2.2.1. Powłoki metalowe / 522
2.2.2. Powłoki nieorganiczne niemetalowe / 525
2.2.3. Powłoki organiczne / 527
Literatura / 535
Indeks / 549
