Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (ti-fehér és okker)...

65
Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben Dr. Pintér Farkas Bundesdenkmalamt, Wien [email protected]

Upload: others

Post on 23-Sep-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a

műemlékvédelemben

Dr. Pintér Farkas

Bundesdenkmalamt, Wien

[email protected]

Page 2: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

A műemlékvédelem komplexitása

ÉPĺTŐANYAG: (történeti-modern)

KÖRNYEZET:

T, csapadék, rH, sugárzás, károsító anyagok, fekvés

IGÉNYEK-SZÁNDÉKOK: (tulajdonos, kivitelező)

HASZNÁLAT: (privát, egyházi, turisztikai, nyilvános)

TÖRTÉNET: (átépítések, restaurálások)

ANYAGI LEHETŐSÉGEK

Page 3: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Restaurátor

Épitész, régész,

művészettörténész

Műemlék

Természettudományi szakember

Page 4: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Fontosabb diagnosztikai módszerek a műemlékvédelemben

Helyszíni Labor

• Érzékszerveink használata

• Fúrószár-ellenállás mérése

• Ultrahangterjedési sebesség

• Nedvességmérés

• Vízfelvétel mérése

• Klímamérés

• Termogárfia

• Georadar

• Helyszíni gyorstesztek

• ...

• Fény- és elektronmikroszkópia

• Kémiai analízis (SEM-EDX, RFA, AAS, ICP-MS)

• Ionkromatográfia

• Infravörös spektroszkópia (FTIR)

• Röntgendiffraktometria

• 14C-kormeghatározás

• Dendrokronológia

• …

Page 5: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Az épületvizsgálat alapjai: látás – tapintás – hallás – szaglás – ízlelés

Page 6: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Dokumentáció, felmérés, térképezés

Page 7: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

HELYSZÍNI VIZSGÁLATOK

Page 8: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

kép: G. Fleischer, OFI után

Porózus építőkövek károsodásának helyszíni vizsgálata I. Fúrószár-ellenállás

író

sín

fúrógép

kéreg(a)

fellazult zóna (b)

ép kő (c)

c b a

súly

Page 9: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés
Page 10: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

esővíz + SO2 mészkő (CaCO3)

gipszesedés

H2SO4

párolgás

gipszkéreg

szilárdásági profil

Elméleti szilárdsági profil egy mállott építőkőben

szilá

rdásá

g

héj fellazult zóna üreg ép kő

Page 11: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés
Page 12: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Schreiberfortschritt [mm]

Ein

drin

gti

efe

[m

m]

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Bohrwiderstand [s/mm]

ábra: G. Fleischer, OFI

magas fúrószár-ellenállás = kemény kéreg

átlagos fúrószár-ellenállás = ép kő

alacsony fúrószár-ellenállás = fellazult kőzetszövet

Építőkőben létrejött kéregképződés és szöveti degradáció gipszesedés következtében

mély

ség [

mm

]

idő (adatrögzítő elmozdulása) fúrószár-ellenállás [s/mm]

Page 13: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

mély

ség [

mm

]

idő (adatrögzítő elmozdulása) fúrószár-ellenállás [s/mm]

szilárdítás előtt

szilárdítás után

ábra: G. Fleischer, OFI

Kőszilárdítás hatékonyságának ellenőrzése

Page 14: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Roncsolásmentes módszer

Ultrahang impulzusok (40...250 kHz)

küldése → futási idő detektálása →

ultrahang terjedési sebessége kiszámolható

v = s/t [km/s]; s [mm], t [ms]

→ anyagjellemzők

→ szilárdság

adó

vevő

Porózus építőkövek károsodásának helyszíni vizsgálata II. Ultrahang-terjedési sebesség mérése

beton: 4,0...5,0 km/s

márvány (ép): 5,4...6,7 km/s,

márvány (mállott): 1,0...3,0 km/s.

homokkő: 2,0...4,3 km/s

Page 15: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés
Page 16: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

G. Fleischer, 2002

Márványlapok UHT-sebességének térképezése Kirche am Steinhof, Bécs

Page 17: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

3D-térképezés – „UH-tomográfia“

Sigesmund et al, RESTAURO 2004/2

Mérési pontok

Page 18: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Nedvességmérés I. – Vezetőképesség mérése

Szilárd testek elektromos ellenállása (vezetőképessége) nedvesedés hatására megváltozik:

alacsony anyagnedvesség → magasabb elektromos ellenállás

Hátrány: - ellenállást egyéb tényezők is befolyásolják (T, sűrűség, sótartalom, összetétel, stb.)

→ pontatlanságok

- leginkább fanedvesség mérésre alkalmas

Page 19: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

A mérés során a műszer és a mérendő anyagtömeg közötti létrejövő elektromos mezőnek a nedvesség hatására történő változásait detektálja a műszer (relatív értékek!). A mérés mélysége nagyban függ az anyag sűrűségétől pl. 2-3 cm-tól (beton) 10-12 cm-ig (porózus anyagok). Károsító sók jelenléte itt is befolyásolja a mérési eredményt!

Nedvességmérés II. – Kapacitív módszer

Page 20: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Nedvességmérés III. – CM módszer

• anyagminta porítása • tömeg mérése • légmentesen záródó edénybe töltése karbid (CaC2) kapszulával • rázás hatására a karbid az anyag nedvességével acetilén gázt (C2H2) és plusznyomást képez, ami a palackhoz erősített légnyomásmérőn leolvasható • anyagmennyiség + nyomás ismeretében a nedvességtartalom kiszámolható

• abszolút értékek!

Page 21: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

minta szárítása 40 ºC-on → elpárolgó nedvesség → tömegveszteség

(nedves tömeg – száraz tömeg) x 100

száraz tömeg = nedvesség [m/m %]

Nedvességmérés IV. – Gravimetrikus (Darr) módszer

Page 22: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Nedvességeloszlás térképezése a Mátyás templom nyugati falán

Page 23: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Vízfelvevő-képesség mérése

Karsten pipa

Víz behatolásának, felvételének meghatározására szolgáló egyszerű műszer.

w-érték (vízfelvételi együttható) is becsülhető-átszámítható

Alkalmazási területek:

- építőanyagok vízfelvevő-képessége

- hidrofób hatás ellenőrzése

- felületi bevonatok ellenőrzése,

összehasonlítása

Page 24: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 50 100 150 200 250

Sec.

Wassera

ufn

ah

me [

ml]

Stein ohne Schlämme

Probe 2

Probe 3

Probe 4

Probe 5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 50 100 150 200 250

Sec.

Wassera

ufn

ah

me [

ml]

Stein mit Schlämme

Probe 2

Probe 3

Probe 4

Probe 5

nagy vízfelvő-képesség

alacsony vízfelvő-képesség

Kőkiegészító habarcsok és a kiegészítendő kő vízfelvételi

tulajdonságainak összehasonlítása

Page 25: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Kémiai gyorstesztek

pH és a főbb károsító sók anionjainak (SO42-, NO3

-, Cl-) minőségi és „félmennyiségi” meghatározására. Desztillált víz használata a méréshez!

Page 26: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Karbonátosodás mélységének meghatározása

Fenolftalein 0,1-1%-os, alkoholos vagy vizes oldata –> pH változásának detektálása pl. mészhabarcsban, betonban.

Ca(OH)2 (pH ~12) + CO2 –> CaCO3 (pH < 8,5-9) magenta színű oldat elszíntelenedik

Kép: Matea Ban, 2012 www.understanding-cement.com

Page 27: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

• festékréteg hajlítható műanyag (műgyanta, diszperziós) festék

• öngyújtópróba: festékréteg elfeketedik műgyanta, diszperziós festék

• festékréteg acetonba (körömlakk lemosó) mártott vattapálcikával oldódik műgyanta, diszperziós festék

• vízcsepp teszt: felületre csepegtetett víz nem szívódik be szilikongyanta-festék (hidrofóbizált diszperzió)

• festékréteg vízbe mártott vattapálcikával oldódik enyvfesték

• híg (5-10%-os) sósav: festékréteg heves pezsgéssel oldódik mészfesték (Vigyázat! Nem meszes festékrendszerek is gyakran tartalmaznak meszes töltőanyagot, ami szintén oldódik HCl-ben! egyéb vizsgálatok, pl. oldhatóság acetonban)

• pontos meghatározáshoz: laborvizsgálat, pl. FTIR

Egyszerű helyszíni tesztek festékrendszerek meghatározásához

Page 28: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Klímamérés

Folyamatos adatrögzítés kisméretű eszközökkel (logger).

Kül- és beltéri klíma változásainak a mérése (lég-/felületi hőmérséklet, rH, fényerő, stb.)

Page 29: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

T és rH értékek mérése a Mátyás templomban (2005.11.10-2006.02.15.)

Page 30: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

-273 ºC felett minden test kibocsát, az emberi szem számára láthatatlan,

hősugárzást. A termográfia a tárgyak felületi hőmérsékletének meghatározására alkalmas

leképező eljárás, ahol az egy pontból kiinduló infravörös sugárzás intenzitása szolgáltatja az alapot a hőmérséklet meghatározásához.

Mérési tartomány általában a 8-14 µm hullámhossz tartományban.

Termográfia

Page 31: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Passzív termográfia

Page 32: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Franzen et al, 2011

Aktív termográfia

Page 33: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

GPR (Ground Penetrating Radar) - Georadar

Egy adó nagyfrekvenciás (1,6 GHz) impulzusokat küld a vizsgálandó médiumba, amelyek részben elnyelődnek, részben visszaverődnek. A visszavert szignált detektálják és időfüggvényként jelenítik meg. Az intenzitás az anyagok, rétegek, stb. dielektromos tulajdonságainak és vezetőképesség különbségeinek a függvénye. Minél nagyobb a különbség, annál erősebb reflexió lesz detektálható. pl. kő-vasalás, kő-üreg, stb.

Képek: Burken Kft

Page 34: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Kép: Burken Kft

Ecken des achteckigen Turmes

Eingemauertes Fenster oder Nische

8-szögletű torony sarkai

ablak

fémkapocs

Page 35: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Inhomogén (bal) és homogén (jobb) falazat

Kép: Burken Kft

Page 36: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOK

Page 37: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Mintavételezés

• pontos dokumentáció (leírás, fotó, rajz)

• mintavételezés megfelelő helyről

• megfelelő minőségű és mennyiségű minta

• mit szeretnénk megtudni? (lehetőségek, korlátok, pl. „Anyagtani tulajdonságok” vs „Hány éves a kapitány?”)

Page 38: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Fénymikroszkópia

ráeső (polarizált) fény

áteső, polarizált fény

UV

Page 39: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

I. Polarizációs mikroszkópia - vékonycsiszolat

Vékonycsiszolat: átlátszó, 20 – 30µm vastag preparátum

Vizsgálatok áteső polarizált fényben. Az egyes alkotófázisok egyértelműen meghatározhatók!

minta

vékonycsiszolat

Page 40: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Miért éppen polarizációs mikroszkópia?

• ásványi fázisok meghatározása (adalékanyag, adalékok, klinker, stb.)

• kötőanyag meghatározása (mész, gipsz, hidraulikus, stb.)

• b/a arány (képanalízis)

• porozitás

• v/c-tényező (POL-UV-mikroszkópia)

• rétegrend, festékrétegek meghatározása

• gyártási technológia

• mállás/szöveti-szerkezeti változások/tartósság (karbonátososdás, gipszesedés, ASR, DEF, stb.)

• „relatív kormeghatározás”

• további nagyműszeres vizsgálatok előkészítése

• költséghatékony

A szöveti-szerkezeti és összetételbeli tulajdonságok egyidejű vizsgálati lehetősége

Page 41: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Kötőanyagok polarizációs mikroszkópban: mész, dolomit mész

Page 42: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Kötőanyagok polarizációs mikroszkópban: gipsz-anhidrit

Page 43: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Kötőanyagok polarizációs mikroszkópban: NHL, románcement

Page 44: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

CEM I

adalék

CEM II/B-V

pernye

CEM II/B-S

adalék

kohósalak

cement szemcse

cementkő

PC (1866)

adalék

rez. cement

Kötőanyagok polarizációs mikroszkópban: portlandcementek

Page 45: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Porozitás, repedések

Page 46: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Károsító sók (ettringit, thaumazit, gipsz)

Page 47: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

II. Vizsgálatok ráeső fényben – kötőanyagok

gipsz mész

románcement portlandcement

Page 48: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

porrétegek

smalte

zöld földfesték-pigment

faszénpor

sárga és vörös okker

diszperziós festék (Ti-fehér és okker)

Rétegrend, pigmentek

Page 49: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

románcement vakolat

meszes finomvakolat

porréteg és gipszesedés

(eredeti felület)

2x mészfestés

akrilát réteg

porózus mészkő

mészfestés

porréteg és gipszesedés (eredeti felület)

Homlokzatok eredeti színezése

románcement habarcs

2x mészfestés

porréteg és gipszesedés

(eredeti felület)

Page 50: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Olajfesték-rétegek, sellak, speciális pigmentek

UV

100 mm

UV

500 mm

III. Vizsgálatok ultraibolya fényben

Page 51: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

ZnO

UV

Page 52: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

adalék

tömörödési pórus

Kép: Ch. Merz

1 mm

fagykár

adalék

Porozitás vizsgálatok, repedések

Page 53: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Betonok v/c–tényezője

V/C ~ 0,70 magas

V/C ~ 0,55 normál

V/C ~ 0,40 alacsony

Page 54: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Pásztázó-elektronmikroszkópia (SEM) energiadiszperzív röntgenanalízissel

SEM: olyan mikroszkóp, amely elektronok (elektronnyaláb) segítségével alkot képet. Alkalmazások: • topográfia • morfológia • kémiai összetétel

oszlop

kamra

elektronika

Nagyítás: 50x – 1000000x Mélységélesség: 4mm – 0,4mm Felbontás: 1-10nm

detektorok

Page 55: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Törött felület, topográfia (3D) Csiszolt felület, szöveti kép (2D)

Page 56: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Kémiai összetétel-fázisanalízis

Page 57: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Károsító sók vizsgálata

Page 58: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Rahn & Müller, 2006

anionok

klorid Cl- nitrát NO3

- szulfát SO4

2-

karbonát CO32-

kationok

Ca2+ Mg2+ K+ Na+

A sók olyan ionos kötésű vegyületek, amelyek kristályrácsának felépítésében legalább egy kation és egy anion vesz részt.

pl. Na+ + Cl- – NaCl (halit, kősó)

Page 59: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Falazatokban előforduló leggyakoribb sófajták

Karbonátok

CO32-

Szulfátok

SO42-

Kloridok

Cl-

Nitrátok

NO3-

Nátrium

Na+

Kálium

K+

Magnézium

Mg2+

Kalcium

Ca2+

Na2CO3 (x·H2O)

termonátrit (H2O)

szóda (10·H2O)

Na2SO4 10·H2O

tenardit

mirabilit (glaubersó)

Anionok

Kationok

NaCl

halit

(konyhasó)

NaNO3

Nitratin

(nátronsalétrom)

K2CO3

hamuzsír

MgCO3

magnezit

hidromagnezit (4H2O)

CaCO3

kalcit

aragonit

vaterit

K2SO4

arcanit

MgSO4

kieserit (H2O)

hexahidrit (6·H2O)

epsomit (7·H2O)

CaSO4

gipsz (2·H2O)

anhidrit

KCl

szilvin

MgCl2

bischofit

CaCl2

antarticit

KNO3

kálisalétrom

Mg(NO3)2

nitromagnezit

Ca(NO3)2·4H2O

mészsalétrom

Page 60: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Károsító sók eredete, gyakorisága

Felszálló talajnedvesség (kapilláris víz) Légköri hatások

Szulfát Nitrát Klorid Karbonát Szulfát Nitrát Klorid Karbonát

Ca2+

mindenféle talajból; építőanyag, cementes kiegészítés-ek

nagyon gyakori; pl. dolomitos építőanyag, habarcsok

gyakori só; gyakran alkálianyag- ok reakció-terméke-ként

gyakori só; főleg alkálianyagok reakció-termékeként

mező-gazda sági talajok; temetők

sókivirágzá- ként ritka (higrosz-kópos)

Leggyako-ribb nitrát só; mezőgazda-ság, alkáli anyagokból

sókivirág-zásként ritka (higrosz-kópos)

viszonylag gyakori só; alkálianyag- ok reakció-terméke-ként

téli sószórás, sódepók

másodlagos mészbevona-tok szinter; erősen nedves zónákban

dolomitos habarcsokból

alkáli anyagokból, más reaktív sók hiánya esetén

SO2 reakció- terméke kalcittal ill. dolomittal építőanyag-ból

SO2 reakció- terméke alkáli anyagokkal

nagyon ritka! de NOx reakció- terméke-ként ill. bakteriális tevékeny-ségből elő-fordulhat

nagyon ritka! nagyon oldékony és higrosz- kópos!

speciális ipari anyagok-ból; tengervíz permet

másodlagos mészbevona- tok szinter; erősen ned- ves zónákban

nagyon ritka! alig kimutat-ható

SO2

hatására szulfátoso-dik

Mg2+

K+

Na+

Page 61: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Sók oldódása vízben

Vízben való oldódáskor a sók anionokra és kationokra disszociálnak, miközben elektrolitot hoznak létre.

- - -

- -

+

+ +

+

O H

H

- + +

H2O dipólus molekula

ionos kötésű kristály (NaCl) +

+

+ + -

anion hidrátburokban +

+

-

+

+

-

kation hidrátburokban

Page 62: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Sóanalitika – ionkromatográfia (IC)

Az oldatban lévő kationokat és anionokat egy-egy speciális ioncserélő-gyantával bélelt oszlopon áramoltatják át, ahol az egyes komponensek az idő függvényében szétválasztásra kerülnek ->

minőségi és mennyiségi analízis

Page 63: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Na+ K+ Mg2+ Ca2+ Cl- NO3- SO4

2- 34,1 4,8 10,8 149,7 73,4 46,8 349,8

só/sóTOTAL [m/m%] só/minta [m/m%]

gipsz 72,4 2,8 NaCl 14,9 0,6 Mg-nitrát 6,4 0,25 Mg-klorid 2,5 0,1 Ca-klorid 2,5 0,1 K-nitrát 1,2 0,05

Mérési eredmények interpretálása I. – Oldahatósági sor alapján

Egyes komponensek koncentrációja a mintában ([mg/l] vagy [ppm]):

Az oldatban lévő kationok és anionok koncentrációjának mérése és több lépcsőben történő tömegszázalékra való átszámolása után az oldahatóság és a komponensek függvényében a mintában lévő vízoldható sók kiszámolásra kerülnek.

Page 64: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

Mérési eredmények interpretálása II. – Termodinamikai modell

NaCl KNO3

NaCl

Mg-klorid Ca-nitrát Mg-nitrát

K-Mg-klorid NaCl

Ca-nitrát Mg-nitrát

K-Mg-klorid NaCl

T = 0°C

rH [%]

mol

Page 65: Épületdiagnosztika és anyagvizsgálat a műemlékvédelemben · (Ti-fehér és okker) Rétegrend, pigmentek. románcement vakolat meszes finomvakolat porréteg és gipszesedés

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!