A C T A U N I V E R S I T A T I S N I C O L A I C O P E R N I C I ZABYTKOZNAWSTWO I KONSERWATORSTWO X V m
NAUKI HUMANISTYCZNO-SPOLECZNE ZESZYT 227 1991
* Z a k ła d K o n serw a cji Elem entów i D etali A rchitektonicznych
** L a b o ra to riu m N aukow o-B adaw cze K o n serw a cji K a m ie n ia PP P K Z w Toruniu
W iesław D om asłow ski*, R y s z a r d M irow ski**, D orota Sobkowiak**
BA D A N IA N A D PRZYDATNO ŚCIĄ ZAPRAW M INEROS DO UZUPEŁNIANIA UBYTKÓW W KAM IENIACH
Z a r y s t r e ś c i . Na podstawie badań laboratoryjnych określono w łaściw ości fizycz ne i m echaniczne zapraw Mineros produkow anych w RFN przez firmę Max Krusemark Mineros-Werk. Celem ich było zbadanie przydatności zapraw konserw acyjnych, a szczegó lnie do uzupełniania ubytków w kam iennych obiektach zabytkow ych. R ezultaty pozwoliły na stw ierdzenie, że produkty Mineros są typow ym i zaprawami cem entow ym i i nie odpowiadają wym aganiom , jakie się staw ia zaprawom przeznaczonym do celów konser watorskich.
1. WPROWADZENIE
Z apraw y M ineros, p rod u k ow an e przez firm ę M ax K rusem ark M ine ros-W erk (RFN), są szeroko propagow ane jak o m ateriał doskonale nadający się do u zu p ełn ian ia u b ytk ów w k am ien n y ch ob iek tach zab yt k o w y ch oraz do ich rekonstrukcji. S p osób ich u życia obszernie referow ał przed staw iciel firm y arch. U llrich K eicher na k o lo k w iu m w M u n ster1, a tak że w W arszaw ie2. N a p od staw ie w y stą p ień przed staw iciela firm y, jak też w yd a w a n y ch przez nią p rosp ek tów i in stru k cji3, w n iosk u jem y, że M ineros je st zapraw ą m ineralną o n ieu jaw n ion ym składzie. Stosuje się ją w prosty sposób, po zarobieniu ok reślon ą ilością w ody. T ak w ięc oczyszcza się p ow ierzch n ię kam ienia, n a w ilż a ją w odą, nanosi zapraw ę (ew en tu a ln ie zakłada się zbrojenie), a n a stęp n ie utrzym uje się zapraw ę w stan ie n asycen ia w odą (m okra tkanina, folia, naw ilżanie). Czas w iązania zapraw y n ie je st podany, niem niej zaleca się p rzygotow an ie takiej jej ilości, aby ją zużyć w czasie 15-20 m inut.
O m aw iana firma w ytw arza k ilk a produktów o ok reślon ym p rzezna czeniu:
- M ineros p rzezn aczon y do restauracji k am ien ia. Jest on przygoto w a n y na p od staw ie przekazyw anej firm ie próbki kam ienia. D obierany je st k olor i uziarn ien ie zapraw y. O m aw iany M ineros n ie m oże być zak ład an y w w arstw ie cieńszej niż 2 cm . G órna granica grubości n ie jest
8 4 W. Dom asłow ski, R. Mirowski, D. Sobkowiak
określona, niem niej w przypadku dużych u b ytk ów stosuje się najpierw M ineros p odkładow y, oznaczony H + K.
M ineros H + K. Zaprawa stosow an a w y łą czn ie jako podkład pod M ineros im itujący kam ień naturalny,
- M ineros do od lew ów (G iess-M ineros), - M ineros do fugow ania (Fugen-M ineros), - M ineros do schodów (Treppen-M ineros).
Stosując poszczególn e typy M inerosów n ależy p rzestrzegać in stru k cji u żytkow ania, która zaleca w zasadzie id en tyczn e p ostęp ow an ie, jak w przypadku stosow ania zapraw i b eton ów cem en tow ych .
W przypadku pow stania rys w zapraw ach firma stw ierdza, że ich przyczyną m oże być:
- n ieod p ow ied n io p rzygotow an y podkład, - zbyt m ało naw ilżon y podkład,
- założen ie zbyt cienkiej w arstw y zapraw y, - zakładany M ineros m iał za dużo w ody,
- M ineros był narażony na b ezp ośred n ie działanie słoń ca lub w iatru, - M ineros był zbyt in te n sy w n ie n aw ilżan y podczas w iązania. P o w y ższe czyn n ik i m ogą być tak że p rzyczyną zbyt m ałej tw ardości M inerosu.
Jak w yn ik a z p ow y ższeg o w y liczen ia id en ty czn e czyn n ik i są także przyczyną n ieod p ow ied n ich w ła ściw o ści zapraw cem en tow ych .
P om im o przypuszczenia, że M ineros je st zapraw ą cem en tow ą, podję to badania, p on iew aż, jak stw ierdza się w p rospektach, je st on stosow an y w w ielu p ań stw ach Europy: A nglii, S k an d yn aw ii, Francji, państw ach B en elu k su , H iszpanii, Szw ajcarii, R um unii, ZSRR. T akże p olscy kon ser w atorzy (P P PKZ) sto so w a li M ineros do prac p row adzonych w RFN oraz w G dańsku do u zu p ełn ian ia u b ytk ów , m .in. w k am ien iarce Złotej B ram y4.
C elem podjętych badań było o k reślen ie w ła ściw o ści M inerosu oraz jeg o przydatności do celó w kon serw atorsk ich . Zakładano, że brak od p ow ied n ich zapraw u n iw ersaln ych o w łaściw ościach hydrofllnych stan ow i istotn e u tru d n ien ie w u zu p ełn ian iu u b ytk ów w kam ieniach. L u k ę tę m ógłby w y p ełn ić M ineros.
Do badań zastosowano zaprawy Mineros, które ww. firma przygotowała na podstawie dostarczonych jej próbek5: w ap ien i z P iń czo w a i z Kars oraz p iask ow ców z N ietu lisk a, Ż erkow ie i G otlandii. P oza tym badaniom poddano M ineros H + K (zapraw a barw y ciem noszarej z k ru szyw em o dużej granulacji), Fugen-M ineros (biaław e zapraw y nr 2,5 z k ru szy w em grubym i nr 0,7 z k ru szy w em drobnym ), T reppen-M ineros (zapra w y barw y biało-szarej nr 0,4 z drobnym k ru szy w em oraz 0,9 z grubszym kruszyw em ).
D ostarczon e firm ie M ax K rusem ark k am ien ie n aturalne posiadają zróżn icow an e w ła ściw o ści fizyczn e i m ech an iczn e, sp od ziew an o się w ięc
Badania nad przydatnością zapraw Mineros 8 5
u zysk ać zapraw y chociaż w p ew n ym stopniu im odpow iadające zarów no pod w zg lęd em w ła ściw o ści fizycznych (n asiąkliw ość, zdolność przyjm o w an ia i oddaw ania w ody, zbliżona struktura, zabarw ienie, w sp ó łczy n nik rozszerzaln ości cieplnej), jak i m ech an iczn ych (w ytrzym ałość na zgniatanie i ściskanie).
O b iek tyw n ie n ależy stw ierdzić, że zapraw o takich cech ach firma nie obiecuje. G w arantuje jed y n ie p od ob ień stw o o p tyczn e do k am ien i n atu ralnych, stw ierdzając także, że są on e porow ate.
2. BADANIE SKŁADU ZAPRAW MINEROS
P rzeprow adzono analizę spek trofotom etryczn ą w p od czerw ien i i de- ryw atograficzną celem o k reślen ia p o d staw ow ych i ub oczn ych sk ład n i k ó w w zapraw ie, ok reślon o sto su n ek sp oiw a do kruszyw a, rodzaj k ru szyw a i jeg o granulację oraz zaw artość soli rozpuszczalnych w w o dzie.
2.1. ANALIZA SPEKTROFOTOMETRYCZNĄ W PODCZERWIENI
A n alizę zapraw y im itującej p ia sk o w iec G otland w y k o n a ł W. D om a galsk i (Instytut Z abytk ozn aw stw a i K on serw atorstw a UMK) na aparacie S plenderd. S tosow an o p astylk i z brom kiem potasu, prow adząc badania w zak resie częstotliw ości 2200-400 cm “ Z tab. 1 w yn ik a, że w M inerosie w y stęp u je faza glin ok rzem ian ow a, ch arak terystyczn a dla cem en tu por tlan d zk iego, kw arc i n ie w ie lk ie ilości w ęg la n u w apnia.
2.2. ANALIZA DERYWATOGRAFICZNA
B adaniom , które w y k o n a ła M. K ęsy-L ew an d ow sk a (Instytut Z abyt k ozn a w stw a i K onserw atorstw a UMK) w aparacie MOM prod. w ęg iers kiej poddano M ineros im itujący p iask ow iec gotlandzki.
W arunki analizy:
m asa próbki 720 m g
TG 200 m g
T 1000°C 10°/min.
W yniki zesta w io n o w tab. 2. N a p od staw ie u zy sk a n y ch rezultatów m ożna stw ierdzić, że w skład M inerosu w ch od zi kw arc, n iew ielk ie ilości
T a b e l a 1
Wyniki analizy spektrofotom etrycznej w IR
Położenie pasma Rodzaj zw iązku chem icznego 1170, 1080, 798, 780, 695,
512, 460 1420, 879, 712 1030, 930, 520
kwarc
CaCOj w b. m ałych ilościach nieokreślona faza glinokrzem ia nowa często w ystępująca w za prawach cem entow ych
8 6 W. D om asłow ski, R. Mirowski, D. Sobkowiak T a b e l a 2
Wyniki badań derywatograficznych
T Charakter efektu Zmiana masy Typ
335°C 445°C 562°C 728°C egzoterm iczny egzoterm iczny endotermiczny endoterm iczny słaby
ubytek 2,4 mg
przemiana polimorficzna minimalna
kwarc
obecność CaCOj
w ęg la n u w apnia oraz substancja organiczna (u b ytek m asy p ołączony z efek tem egzoterm iczn ym w granicach 335—445°C). B liższe badania an alityczn e p ozw oliły na stw ierd zen ie, że sk ład n ik iem organicznym je st polioctan w in ylu , w ystęp u jący w 0,1-0,2% w e w szy stk ich typ ach M ine- rosu, z w yjątk iem M ineros F u gen i Treppen.
2.3. ANALIZA GRANULOMETRYCZN A
Zapraw y p rzesiew an o przez cztery sita o m ak sym aln ym w ym iarze 0,5 m m i m in im aln ym 0,06 m m . W yniki podano w tab. 3. Jak w yn ik a z tabeli, sk ład gran u lom etryczn y k ru szyw a je st w p oszczególn ych typach M inerosu różny. N ajw ięcej frakcji o d u żych ziarnach w ystęp u je w zapraw ie H + K i T reppen 0,9. W następnej kolejn ości w F u gen 2,5 i 0,7. O dw rotnie, najw ięcej ilości frakcji drobnoziarnistej znajduje się w zapraw ie im itującej w a p ień z Kars i z P iń czow a. P ośred n ie ilości frakcji gru b szych i drobnych w ystęp u ją w zapraw ach N ietu lisk o i Żerko- w ice oraz M ineros T reppen 0,4.
N ajdrobniejszą frakcję przechodzącą przez sito 0,06 m m m ożna u w ażać za sp oiw o i dodatki p igm en tów . W ielkość tej frakcji je st jed n ak zaniżona ze w zg lęd u na straty pow stające w czasie p rzesiew an ia
kruszy-T a b e l a 3
Analiza granulom etryczna zapraw Mineros
Rodzaj Minerosu W ielkość frakcji w mm 0,5 0,25, 0,12 0,6 pozost. prze- chodz. przez sito 0,06 razem c:k Pińczów - 8,06 9,97 58,41 20,47 96,9 1:3 Karsy 0,23 0,99 0,32 63,00 33,12 97,7 2:2 Żerkowice 0,20 21,94 2,81 51,41 20,98 97,3 1:3 N ietulisko 0,39 23,74 2,71 53,41 16,99 97,2 1:4 H -r- K 34,72 19,91 0,33 16,20 21,95 93,1 1:2,4 Fugen 2,5 16,56 32,91 1,72 30,00 13,62 94,8 1:4 Fugen 0,7 19,44 16,59 0,40 44,27 13,60 94,3 1:4 Treppen 0,4 0,20 15,15 0,71 54,17 26,50 96,7 1:2,3 Treppen 0,9 7,99 46,76 1,33 18,78 21,60 96,5 1:3
Badania nad przydatnością zapraw Mineros 8 7
w a, toteż m ożna uznać, że faktyczna jej ilość pow inna stan ow ić różnicę u zysk an ą po odjęciu od 100 ilości frakcji w ięk szy ch od 0,06 m m . W ten sposób na p odstaw ie analizy granulom etrycznej m ożna w przybliżeniu o k reślić stosu n ek sp oiw a do kruszyw a. P odano go w tab. 3.
W ynika z niej, że zapraw y im itujące k am ien ie naturalne różnią się ilością kru szyw a w stosu n k u do spoiw a. W zapraw ie K arsy w y n o si on ok. 1:2, Ż erkow ice i P iń czów 1:3, a N ietu lisk o 1:4.
J eżeli chodzi o p ozostałe M inerosy, to zbliżone stosu n k i posiada H + K oraz T reppen 0,4 (1:2,5). D la T reppen 0,9 w y n o si ok. 1:3, a dla F u gen 0,7 i 2,5 około 1:4.
2 4. SK ŁA D MINERALOGICZNY ZAPRAW
P o rozfrakcjonow aniu zapraw poddano k ru szyw a badaniom m ikros k op ow ym , celem ok reślen ia ich sk ła d u 6.
S tw ierd zon o, że w e w szy stk ich badanych rodzajach M inerosu jako k ru szyw o w y stęp u je piasek flu w ialn y. D om inują w nim ziarna kw arcu, podrzędnie są ob ecn e ziarna sk alen i, a ślad ow o ły szczy k i i glaukonit. O prócz teg o w M inerosie m ającym im itow ać w ap ień p iń czow sk i stw ier dzono ob ecn ość p ojed yń czych sk u p isk m ik rytow ego w ęg la n u w apnia. W im itacji w ap ien ia z Kars n atom iast, w e frakcjach najdrobniejszych, w y stę p o w a ł p ył w ap ien n y. Oprócz p o w y ższy ch sk ład n ik ów zapraw ok reślon ych m ian em k ru szyw a, w zapraw ach znajdują się pigm enty: biel, ugier, czerń. W zapraw ie H + K w y stęp u je szary cem en t portlandz ki. W p ozostałych zapraw ach cem e n t biały.
2.5. SK ŁADNIK I ROZPUSZCZALNE W WODZIE
O dw ażki p o szczególn ych zapraw m ieszan o z w odą d estylow an ą w sto su n k u 1:50, p ozostaw ion o na 24 godziny, p rzesączono i p rzesącz odparo w an o do sucha. Na p od staw ie p ozostałości obliczono p rocen tow ą zaw ar tość sk ład n ik ów rozpuszczalnych w w odzie. W yniki ilustruje tab. 4 - za praw y zaw ierają dużą ilość sk ład n ik ów rozp u szczaln ych w w odzie. Są to chlorki sodu i być m oże w apnia oraz w o d o ro tlen ek i siarczan w apnia. O znaczone sk ład n ik i n ie odbiegają zatem od u z y sk iw a n y ch z cem en tó w portlandzkich.
2.6. SK ŁADNIK I ROZPUSZCZALNE W KWASIE SOLNYM
Próbki M inerosów zadano nadm iarem 2 n k w a su soln ego, w y m iesza no, po 1 dobie przesączono, osad przem yto, w y su szo n o i ok reślon o zaw artość części nierozp u szczaln ych . Z tab. 5, w której zestaw ion o rezultaty, w yn ik a, że sto su n ek części rozp u szczaln ych w k w asie do n ierozp u szczaln ych (co m ożna uznać za sto su n ek lep iszcza do kruszyw a) je s t zbliżony dla M inerosów im itujących w ap ień p iń czow sk i oraz p iask o w c e i w aha się od 1:3,2 do 1:3,7. W im itacji w ap ien ia z Kars natom iast sto su n ek ten je st zbliżony do 1:2.
W M inerosach przezn aczon ych do sp oin ow an ia ilość k ru szyw a jest zbliżona do ilości w o m ów ion ych im itacjach k am ien i naturalnych,
8 8 W. D om asłow ski, H. Mirowski, D. Sobkow iak
T a b e l a 4
Zawartość soli rozpuszczalnych w wodzie
Rodzaj zaprawy
Mineros Ilość % Rodzaj jonów
aniony kationy Gotland 2,14 S 0 4- 2 , Cl , N 0 3 (śl) N a \ Ca + Z Karsy 1,18 Pińczów 1,53 Żerkowice 2,85 Nietulisko 2,02 - -H + K 2,77 - -Fugen 2,5 2,13 Fugen 0,7 2,12 Treppen 0,4 1,64 Treppen 0,9 2,09
m niejsza w zapraw ach do napraw sch od ów (średnia 1:2,6), najm niejsza w zapraw ie podkładow ej H + K (1:2,2).
Ze w zględ u na ob ecn ość w zapraw ach in n ych sk ład n ik ów oprócz cem en tu i piask u tak że i w ty m przypadku u zysk an e rezu ltaty n ależy traktow ać jak o orientacyjne. P orów n u jąc je jed n ak z w yn ik am i u zy sk a n ym i poprzednio (p.2.3.) m ożna p rzypuszczać, że n ie odbiegają one zbytnio od fak tyczn ych proporcji. Śred n ie proporcje ob liczon e z analizy granulom etrycznej oraz na p od staw ie badań części n ierozp u szczaln ych podano w tab. 5.
2.7. OMÓWIENIE WYNIKÓW
P rzep row ad zon e badania pozw alają na stw ierd zen ie, że zapraw y M ineros są m ieszan in ą c em en tu portlandzkiego i piasku. R óżnią się
T a b e l a 5
Zawartość części nierozpuszczalnych w 2n HC1
Rodzaj Ilość części nierozp. w 2n HC1 w % Stosun ek części rozp. do nierozp. (stosunki w agow e) Średni stosunek c:k (tab. 3 i 5) Pińczów 78,34 1 3,6 1:3,3 Karsy 65,27 1 1,9 1:2,1 Żerkowice 76,29 1 3,2 1:3,1 N ietulisko 78,84 1 3,7 1:3,9 H + K 68,91 1 2,2 1:2,3 Fugen 2,5 78,00 1 3,5 1:3,8 Fugen 0,7 76,45 1 3,2 1:3,6 Treppen 0,4 70,35 1 2,4 1:2,4 Treppen 0,9 73,97 1 2,8 1:2,9
Badania nad przydatnością zapraw Mineros 8 9
natom iast dodatkiem barw iącym , ilością i granulacją kruszyw a. Zasad niczym ich sk ład n ik iem je st biały cem en t, a jed y n ie w zapraw ie p odkładow ej (H + K) w y stęp u je cem en t szary. Oprócz p ow yższych sk ła d n ik ó w w zapraw ach im itujących kam ien ie naturalne oraz w zapra w ie H + K stw ierd zon o ob ecn ość 0,1-0,2% polioctanu w in ylu , składnika, k tórego zn aczen ie ze w zg lęd u na n iew ielk ą ilość i w y stęp o w a n ie w postaci suchej trudno je s t w y tłu m a czy ć 7.
Z m ienną ilość k ru szyw a oraz jeg o granulację stosuje producent, aby u zysk ać zapraw y o strukturze zbliżonej do k am ien i naturalnych. S to su n ek k ru szyw a do sp oiw a je st praw dopodobn ie dobierany orientacyjnie w zależn ości od granulacji kru szyw . Zapraw y H + K oraz T reppen i F u gen są n iew ą tp liw ie zapraw am i standardow ym i o znanych przez producenta w łaściw ościach m ech an iczn ych . Stąd zapraw a podkładow a i T reppen posiadają m niejsze ilości k ru szyw a (w ięk sza w ytrzym ałość) od zapraw przezn aczon ych do sp oin ow an ia (Fugen). D ążąc do otrzym ania zbliżonej w y trzym ałości m echanicznej zapraw T reppen i F u gen zm ienia się ilość k ru szyw a w zależn ości od jeg o granulacji. W zapraw ach z k ru szy w em gruboziarnistym w y stęp u je go w ięcej w stosu n k u do spoiw a.
B adane zapraw y m ożna podzielić na gru p y na p od staw ie stosu n k u k ru szyw a do spoiw a. D o p ierw szej, zaw ierającej najw ięcej kruszyw a, n ależą zapraw y im itujące k a m ien ie natu raln e (w yjątek im itujące w a p ień z Kars) oraz zapraw y do sp oinow ania. D o drugiej, o średniej ilości k ru szyw a, zapraw y do reperow ania sch od ów i w k oń cu do trzeciej, o najm niejszej jeg o ilości zapraw a H + K słu żąca jako podkład pod M ineros im itujący k am ień (tzw . Antrags-M ineros).
3. BADANIE WODOŻĄDNOŚCI, CZASU WIĄZANIA I SKURCZU MINEROSU
W ym ienione w ty tu le param etry n ie są om ów ion e w prospektach producenta. W spom niano jed y n ie, że przy średnim i drobnym uziarnie- niu zapraw , na 17 k g M inerosu p ow in n o się stosow ać 1,5 litra w od y (tzn. ok oło 9%). P odano także, o czym ju ż w sp om in an o pow yżej, że n ależy p rzygotow yw ać ty le zapraw y, ile m ożna zu ży ć w ciągu 15-20 m inut.
W ią z a n ie I lo ś ć w o d y z a r o b o w e j
2 2 ,5 2 5 ,0 2 7 ,5
P o c z ą te k n a t y c h m i a s t 15 m i n u t 7 2 m i n u ty K o n ie c 8 0 m in u t 130 m in u t p o n a d 3 1 5 m i n u t
9 0 W. D om asłow ski, R. Mirowski, D. Sobkowiak
Badania w stęp n e p ozw oliły ustalić, że zapraw y z w ym ien ion ą ilością w od y są trudnourabialne i n ie nadają się do p rak tyczn ego użycia (ew en tu a ln ie do w ibrow ania w form ach), stąd podjęto badania wodożąd- ności.
P rzy zalecanej ilości w od y czas w iązania by ł krótki. P o n iew a ż je st on zależn y od ilości w od y zarobow ej8, przeprow adzono odpow iednie do św iad czen ie, starając się jed n o cześn ie określić skurcz zapraw.
T a b e l a 6
Wodożądność zapraw
Rodzaj M inerosu wody zarobowej w %Właściwa ilość
Pińczów 15,2 Karsy 21,2 Żerkowice 14,2 N ietulisko 13,8 H + K 12,5 Fugen 0,7 16,5 Fugen 2,5 15,3 Treppen 0,4 18,5 Treppen 0,9 15,7 3.1 W ODOŻĄDNOŚĆ ZAPRAW
B adania w y k o n a n o w g norm y PN /B -04300, która d otyczy oznaczania ilości w od y w zaczynach. W yniki zestaw ion o w tab. 6. W ynika z niej, że ilość w od y zarobow ej je st g łó w n ie w yp ad k ow ą granulacji kruszyw a. N ajw iększą w odożądnością charakteryzuje się zapraw a K arsy zaw iera jąca 1,22% frakcji gruboziarnistych, a najm niejszą zapraw a H + K,
w której ilość tych frakcji dochodzi do 57%.
P od ob n ie w p ozostałych zapraw ach - w zależn ości od granulacji k ru szyw a i jeg o stosu n k u do cem en tu k ształtu je się w odożądność zapraw i m ieści się w stosu n k ow o w ą sk ich granicach 13,8-18,5%. N ależy podkreślić, że badania p ozw oliły jed y n ie na orientacyjne oznaczenie ilości w od y zarobow ej. W łaściw e badania, za k tóre m ożna uw ażać o k reślen ie p lastyczn ości zapraw, n ie b yły w y k o n a n e ze w zględ u na n iew ielk ie ilości zapraw , jakim i dysponow ano.
3 2 CZAS WIĄZANIA ZAPRAW
P om iary w y k o n a n o stosując w odę zarobow ą w ilości zgodnej z w od o żądnością zapraw (p.3.1). Ze w zg lęd u na brak odpow iedniej norm y o zn aczen ie w y k o n a n o zgodnie z norm ą PN /B -04300 d otyczącą oznacza nia czasu w iązania cem en tu . Z tab. 7 w y n ik a , że w szy stk ie zapraw y za w yjątk iem H + K w ykazują p oczątek w iązania pow yżej 3 godzin. J ed y n ie H + K, posiadająca najm niejszą w odożądność, w ią że bardzo szybko.
Badania nad przydatnością zapraw Mineros 9 1 T a b e l a 7
Oznaczenie czasu wiązania zapraw Mineros
Rodzaj Minerosu Początek wiązania K oniec wiązania Czas wiązania
Pińczów 4 godz. 0,7 min. -
-Karsy 4 godz. 23 min. -
-Żerkowice 3 godz. 23 min. -
-N ietulisko 3 godz. 35 min. -
-H + K 48 min. 4 godz. 22 min. 3 godz. 34 min.
Fugen 0,7 3 godz. 48 min. -
-Fugen 2,5 3 godz. 31 min. -
-Treppen 0,4 3 godz. 23 min. -
-Treppen 0,9 3 godz. 18 min. -
-3.3. SKURCZ ZAPRAW
P om iary sk urczu przeprow adzone na beleczk ach 4 cm x 4 cm x 16 cm w aparacie Graf-K aufm ana. Pom iar w y k o n a n o po 28 dniach. W yniki śred n ie z 9 ozn aczeń podano w tab. 8. S tw ierd zam y, że skurcz w ah ał się od 0,2 do 1,41 m m /m b, co n ie znajduje u zasadnienia w sk ład zie zapraw , tzn. w zależn ości od ilości k ru szyw a, jeg o w ielk o ści i ilości w ody. Biorąc pod u w a g ę b łęd y d ośw iadczenia, m ożna stw ierdzić, że średni skurcz zapraw w y n o si 0,64 m m /m b i że je st on zbliżony do sk u rczu zapraw ce m e n to w y c h 9.
3.4. OMÓWIENIE WYNIKÓW
Z przeprow adzonych dośw iad czeń w yn ik a, że su gerow an a przez producenta ilość w od y zarobow ej n ie je st w ystarczająca, aby otrzym ać zapraw ę plastyczną, nadającą się do u zu p ełn ian ia „z ręk i” u b ytk ów w k am ien iach . W zależn ości od rodzaju M inerosu, p ow in n a w y n o sić od 12,5% do 21,25%. Czas w iązania zapraw z taką ilością w od y jest w norm alnej tem p eratu rze (około 20° C) długi, gdyż w y n o si ponad 3 godziny. W yjątek stan ow i zapraw a H + K w yk azu jąca najm niejszą
Ta b e l a 8
Skurcz zapraw Mineros Rodzaj Minerosu Skurcz w m m/m
Pińczów 1,41 Karsy 0,71 N ietulisko 1,00 Żerkowice 0,74 H + K 0,47 Fugen 0,7 0,61 Fugen 2,5 0,95 Treppen 0,4 0,66 Treppen 0,9 0,20
9 2 W. Dom asłow ski, R. Mirowski, D. Sobkow iak
w odożądność. Z apraw y z ilością w od y rów ną ich w od ożąd n ości posiada ją skurcz zbliżony do zapraw cem en to w y ch o zróżnicow anej ilości
kruszyw a.
4. BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH MINEROSU
Próbki o w ym iarach 4 cm x 4 cm x 16 cm otrzym ane z określoną ilością w ody zarobow ej (p. 3.1) poddano badaniom na zginanie w apara cie M ichaelisa oraz na ścisk an ie w prasie hydraulicznej (PN/B-4302). Zbadano tak że odporność zapraw na działanie w od y (n asycan o przez 24 godziny). W szystkie próbki b yły sezo n o w a n e przez 28 dni. Z tabeli w yn ik a, że w ytrzym ałości zapraw są u zależn ion e od stosu n k u sp oiw a do k ru szyw a oraz jeg o granulacji (tab. 3, 5). N ajw ięk szą w ytrzym ałością charakteryzuje się zapraw a H + K, w następnej k olejn ości zapraw a K arsy i zapraw y do reperacji schodów , a w k oń cu zapraw y im itujące w ap ień p iń czow sk i i p iask ow ce oraz zapraw y do fugow ania.
B adane zapraw y cech u je w y so k a w ytrzym ałość, szczególn ie na ścisk an ie i m ożna przypuszczać, że do ich u życia u żyto cem en tu dobrej m arki (np.350). P o n iew a ż w ytrzym ałość zapraw y H + K p rzew yższa w ytrzym ałość in n y ch zapraw w w ięk szy m stopniu, niż to w y n ik a ze stosu n k u spoiw a do k ru szyw a i je g o granulacji, m ożna założyć, że w zapraw ie tej w y stęp u je cem en t je szcze w yższej m arki.
W odoodporność zapraw je st zróżnicow ana w sk u te k niejednorodno ści próbek, a spadek w y trzym ałości m ieści się w granicach od 5,3 do 30,2%. O bliczona średnia w y n o si 14,5% i n ie odbiega od w odoodporności zapraw cem en tow ych .
5. BADANIA WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH MINEROSU
O kreślono p od staw ow e cech y zapraw: n asiąk liw ość, porow atość otw artą, zdolność kapilarnego podciągania w od y i sch n ięcia oraz w sp ó ł czyn n ik rozszerzaln ości cieplnej.
T a b e l a 9
W łaściwości m echaniczne Minerosu
Rodzaj Minerosu Rzg MPa pr. suche Rść MPa Spadek Rść % pr. suche pr. mokre Pińczów 5,69 13,61 10,99 19,3 Karsy 7,37 28,15 22,85 11,88 N ietulisko 4,69 14,91 14,12 5,3 Zerkowice 4,43 15,20 13,41 11,8 H + K 10,02 50,19 40,10 20,0 Fugen 0,7 5,23 17,73 17,18 3,1 Fugen 2,5 5,99 18,65 15,19 18,6 Treppen 0,4 6,19 24,28 19,74 18,7 Treppen 0,9 6,36 29,59 20,65 30,2
Badania nad przydatnością zapraw Mineros 9 3
5.1. NASIĄKLIWOŚĆ I POROWATOŚĆ OTWARTA
P om iary przeprow adzono zgodnie z norm ą PN -64/H -04185. R ezu lta ty podano w tab. 10. W ynika z niej, że n asiąk liw ość i porow atość otw arta w m niejszym stopniu je st u zależniona od stosu n k u sp oiw a do kruszyw a, a w w ięk szy m od granulacji tego ostatn iego i ilości w ody zarobow ej. Jeżeli w eźm iem y to pod u w agę (tab. 3), to stw ierdzim y, że oznaczone w ielk o ści odpow iadają ściśle sk ład ow i gran u lom etryczn em u kruszyw . N ajw ięcej frakcji drobnoziarnistych zaw iera zapraw a K arsy i ona posia da n ajw ięk szą n asiąk liw ość i porow atość. Najm niej tych frakcji znajduje się w zapraw ie H + K i ona w ła śn ie odznacza się najniższą nasiąkliw o- ścią. N ależy dodać, że p ierw sza zaprawia w ym aga najw ięcej w ody zarobow ej, a druga najm niej (tab. 6). W su m ie są to zapraw y o p rzeciw staw nej n asiąk liw ości. P o zo sta łe zapraw y charakteryzują się pośrednią n asiąk liw ością i porow atością, odpow iadającą ściśle granulacji kruszyw .
5.2. ZDOLNOŚĆ KAPILARNEGO PODCIĄGANIA WODY
B ele czk i zapraw zanurzono do w od y na głęb o k o ść 1 cm i starano się o k reślić czas jej k apilarnego w zn oszen ia się. S tw ierd zon o, że do w y so k o ści 2 cm w oda w zn osiła się w e w szy stk ich próbkach im itujących k am ien ie od k ilk u n astu do ponad 24 godz. W zapraw ach H + K nie stw ierdzono w zn oszen ia się w ody, a w pozostałych zapraw ach (T reppen i F ugen) w oda bądź n ie w zn osiła się, bądź też w zn osiła się do w y so k o ści 1 cm w czasie ok oło 24 godz.
N ależy podkreślić, że z u w agi na słabą w id oczn ość w znoszącej się w od y ozn aczen ia p o w y ższe m ają charakter orientacyjny.
5.3. ZDOLNOŚĆ SCHNIĘCIA
Badania prow adzono na połów k ach b elec zek (4 cm x 4 cm x
16 cm)
u zy sk a n y ch po ich złam aniu. P róbki n a sy co n e w odą su szon o na
podkła-T a b e l a 10
Fizyczne właściw ości zapraw y Mineros
Rodzaj zaprawy Cięż. objętościowy g/cm 3 Nasiąkliwość % Porowatość % Pińczów 1,63 11,67 19,02 Karsy 1,67 14,94 24,95 N ietulisko 1,65 11,15 18,40 Żerkowice 1,63 11,04 18,00 H + K 2,04 7,89 16,10 Fugen 0,7 1,77 9,32 16,50 Fugen 2,5 1,80 9,79 17,62 Treppen 0,4 1,76 12,52 22,04 Treppen 0,9 1,86 11,05 22,55
9 4 W. Dom asłow ski, R. Mirowski, D. Sobkowiak T a b e l a II
Szybkość schnięcia zapraw Mineros
Rodzaj Minerosu
Czas suszenia w dobach
Pozostała ilość wody w próbkach % 1 2 3 4 8 9 10 11 12 ubytek w ody w % Pińczów 36,0 48,0 55,9 59,9 65,1 66,4 67,9 69,2 70,5 29,5 Karsy 26,9 36,9 42,7 45,8 50,5 52,0 52,6 54,4 55,9 44,1 N ietulisko 32,6 44,5 51,6 55,7 60,5 61,4 63,4 64,7 66,3 33,7 Żerkowice 32,7 44,2 52,7 56,6 60,5 61,8 63,3 64,4 66,6 33,4 H + K 22,9 31,8 34,9 37,3 42,0 42,9 44,8 45,4 46,5 53,5 Fugen 0,7 27,2 34,3 45,9 49,2 53,9 55,3 57,3 58,7 59,9 40,1 Fugen 2,5 28,3 39,5 47,2 49,7 55,4 56,8 58,6 60,4 61,8 38,2 T reppen 0,4 28,6 39,5 44,5 47,4 50,0 51,2 52,5 53,7 55,1 44,9 Treppen 0,9 32,0 43,0 47,5 49,2 53,5 53,3 56,2 57,2 58,3 41,7
dach ze szk lan ych b agietek w tem p eratu rze 24°C i przy w ilgotn ości w zględ n ej 55%. Próbki w ażon o po każdej dobie obliczając ilość odparo w anej w od y (tab. 11). Stw ierd zon o, źe próbki oddają w od ę bardzo pow oli. P o 12 dobach p ozostało w n ich od 30 do 53% w ody, przy czym n ie w idać w tym przypadku w p ły w u sk ład u na k in ety k ę sch n ięcia. P o 12 dobach su szen ia w próbkach p ozostało średnio 40% w ody. P ro cen to w y u b ytek w od y n ie od zw iercied la tej ilości, jaką oddały p oszczególn e próbki w zależn ości od n asiąk liw ości. B iorąc ten czyn n ik pod u w a g ę obliczono, ile w o k resie 12 dób odparow ało w ody ze 100 c m 3 p o szczególn ych zapraw (tab. 12). Zapraw y m ożem y p odzielić na 3 grupy. D o pierw szej n ależą zapraw y im itujące k a m ien ie natu raln e oraz T reppen M ineros, które oddały najw ięk szą ilość w od y (11-13%), do drugiej F u gen M ineros (około 9%) i w k oń cu do trzeciej zapraw a H + K (7%).
Z tab. 12 w y n ik a , że ilo ść oddanej w od y przez p oszczególn e zapraw y je st n iezależn a od n asiąk liw ości próbek a tylk o od ich w łaściw ości k ap ilarn ych (średnicy kapilary).
5.4 ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA PRÓBEK
Badano w ysuszone do stałej m asy kształtki o w ym . 4 cm x 4 cm x 16 cm w granicach tem peratur 18-102°C. O dległość p om ięd zy n an iesion ym i pun k tam i na próbkach ok reślan o za pom ocą k atetom etru produkcji radzieckiej KM-8. Jak w y n ik a z tab. 13, pom im o w y stęp o w a n ia w zapra w ach piask u jak o kru szyw a, n ie stw ierd zon o różnic w rozszerzaln o ści, ja k ie p o w in n y w y n ik a ć z różnych sto su n k ó w cem en t : k ru szy w o. O bliczona średnia w sp ó łczy n n ik a rozszerzaln ości cieplnej w yn osi 15,8-10-6, a po odrzuceniu w y n ik ó w m ak sym aln ych , w yn ik ających
Tabe la 1 2 Iloś ć o d p a ro w a n e j w o d y z p ró b e k z a p ra w o o b ję to ś c i 10 0 c m -' P o z o s ta ła il o ść w o d y w p ró b k a c h 5 ,4 0 1 0 ,6 0 6 ,1 0 6 ,1 0
8,
10
6 ,5 0 5 .5 0 r**, 8, 00 S u m a ry c z n y u b y te k w o d y w p ró b k a c h w g. 1 3 ,2 0Tt
1 2 ,0 4 1 2 ,2 1 7 ,0 2V.
C
r>'
r-X 1 2 ,4 0 Oli 1 C z a s su sz e n ia w d o b a c hrj
u b y te k w o d y w g ra m a c h 0 ,2 5 r-© O o 0,4 0 0, 20 ofN Öo
rj
Ö
0,3 0 0, 20=
0 ,2 5 0 ,4 1 0 ,2 2 0, 20r~
O
0,2 0 0 ,2 5Cs]
O
0,20 o 0 ,2 8 91 0 t--o 0,2 8 o o 0,3 0 0 ,2 5 0 ,2 5 V, O' 0 ,2 4r-O
0.1 5 0 ,2 4 0 ,2 0 0 ,2 0O
Ci
o
rjo 0,1 5 x 0 ,9 8 1 ,1 0 0 ,8 5 X oO
r-o
r~~
O
o CC o 0.5 5 l/-,X ort
r—
Ö
r~-’o r~ o r -o Ö 0,5 0 ly"i O 0,6 0 0 ,3 0 iin
o 1 .3 0 1 ,6 0 0 ,4 5 O 0 ,9 0S0
‘1
X Ors
2 ,2 5 ors
2,2 0O
CN
r-,un
X
1 ,6 0 2 ,2 5<N
-6 ,7 5 6 ,4 0 5 ,9 0 6 ,0 0O
o f t- 4,00 6 ,0 0 6, 1 0 ! Ilość w o d y w p r ó b k a c h w g . 1 8 ,6 2 3 ,9 4 1 8 ,1 4 1 8,3 1 1 5 ,1 2 1 5 .8 5 1 4 ,2 5 2 0 ,8 5 1 9 ,1 0 R o d z a j M in e ro s u P iń c z ó w K a rs y N ic tu li s k o Ż e rk o w ic e>1
+
H
F u g e n 0 .7 F u g e n 2 ,5 T re p p e n 0 ,4 T re p p e n 0 ,99 6 W. Dom asłow ski, R. Mirowski, D. Sobkow iak T a b e l a 13
W spółczynnik rozszerzalności cieplnej zapraw Mineros
Rodzaj zaprawy W spółczynnik rozszerzalności cieplnej rlO"6/ C
Pińczów 14,6 Karsy 17,6 Żerkowice 15,0 N ietulisko 14,1 H + K 13,5 Fugen 0,7 15,9 Fugen 0,25 22,3 Treppen 0,4 13,7 Treppen 0,9 15,8
praw dopodobn ie z b łęd u d ośw iad czen ia (22,3 i 17,6) u zy sk a m y średnią 14,610“6cm/°C.
5.5. OMÓWIENIE WYNIKÓW
B adania w ła sn o ści fizyczn ych M inerosów dow odzą, że nie różnią się on e od zapraw c em en to w y ch . N asiąk liw ość ich m ieści się w granicach 6,7-13,3% , podczas gdy zapraw bad an ych w P K Z 10 9-16%.
Zdolność kapilarnego podciągania w od y okazała się bardzo m ała. S zczeg ó ln ie n iek o rzy stn e w ła ściw o ści posiada zapraw a H + K oraz stosow an e do sp oin ow an ia (Fugen). P o w in n y stan ow ić o n e sączki dla k am ien i n aturalnych i cegieł, a o czy w iście n ie m ogą sp ełn iać tego zadania. Z apraw y im itujące kam ien ie naturalne posiadają tak że n ied o stateczn ą zdolność podciągania w od y, zn aczn ie gorszą niż zapraw y u zy sk iw a n e w L aboratorium PKZ (tab. 16).
S zyb k ość oddaw ania w od y (schnięcia) przez zapraw y je st bardzo m ała i ch arak terystyczn a dla m ateriałów drobnoporow atych, zaw ierają cych m iesza n k ę k ru szyw a o różnej granulacji.
T akże w sp ó łczy n n ik rozszerzaln ości cieplnej n ie odbiega w yraźn ie od ch arak terystyczn ego dla zapraw c e m e n to w y c h 11.
BADANIE ODPORNOŚCI ZAPRAW 6.1. MROZOODPORNOŚĆ ZAPRAW
N asy co n e próbki zam rażano w tem p eratu rze - 20°C przez 18 godzin i rozm rażano je n a stęp n ie przez 6 godzin w tem p eratu rze + 20°. W ykona no 20 cyk li, w trakcie k tórych n ie zaob serw ow an o żadnych zm ian w próbkach. P oddano je w ięc badaniom w y trzym ałościow ym na ścisk a nie (tabela 14). Z tabeli w yn ik a, że po 20 cyk lach zam rażania i rozm raża nia n ie nastąp ił sp ad ek w ytrzy m a ło ści próbek, a p rzeciw n ie - n astąpił p ew ien w zrost (w yjątek F u gen M ineros). M ożna założyć, że zapraw y są m rozoodporne, a przyrosty w y trzym ałości w y stą p iły d zięk i dalszym p rocesom w iązania cem en tu sp o w od ow an ym n a sy cen iem zapraw w odą.
Badania nad przydatnością zapraw Mineros 9 7
6.2. ODPORNOŚĆ NA TEST SOLNY
K ształtk i n asycon o na drodze kapilarnej (24 godz.) za pom ocą n a sy co n eg o roztw oru siarczanu sod ow ego, zanurzono je n astęp n ie w roztw orze na 6 godzin, a n astęp n ie su szon o przez 18 godzin w tem p. 105 C. N a sy cen ie roztw orem i su szen ie pow tarzano stosując p ow yższe w arunki. P o cyk lu pojaw iły się zn iszczen ia na zapraw ie im itującej p iask ow iec Ż erkow ice oraz w T reppen 0,9 (osyp yw an ie się kraw ędzi). P o 6 cyk lu zaczęły u legać zn iszczen iu następ u jące zaprawy: im itujące w ap ień p iń czow sk i i z Kars oraz p ia sk o w iec N ietu lisk o, F u gen 0,7 i T reppen 0,4. Stan zachow ania p ow yższych zapraw po 9 cyklach ilustruje fot. 1. Zaprawa F u gen 2,5 była bardziej odporna, gdyż zn iszcze niu zaczęła u legać po 12 cyk lach , a H + K po 15 cyk lach (fot. 1).
6.3. OMÓWIENIE WYNIKÓW
O dporność zapraw na działanie zm ian tem p eratu ry je st bardzo duża, stąd n ie m ożna było ok reślić w p ły w u składu zapraw na badane w ła śc i w ości. W yraźniej w y stęp u je ten w p ły w przy badaniu odporności na test solny, który m oże zastęp ow ać badania m rozood p orn ości12.
S tw ierd zon o, że zapraw y posiadają dużą odporność. Najbardziej odporna na test so ln y była zapraw a H + K, która posiada najm niejszą n asiąk liw ość i n ajw ięk szą w ytrzym ałość. O dporność p ozostałych za praw była zbliżona, a czk olw iek n iew y tłu m a cza ln y w yjątek stanow i zapraw a F u gen 2,5.
7. PORÓWNYWANIE WŁAŚCIWOŚCI ZAPRAW MINEROS I KAMIENI NATURALNYCH
W tab. 15 zestaw ion o niek tóre w ła ściw o ści fizyczn e i m ech an iczn e k am ien i n atu raln ych i odpow iadające im zapraw y M ineros.
Jak w yn ik a z porów nania, zapraw y im itujące w a p ien ie posiadają znacznie m niejszą nasiąk liw ość, a im itujące p ia sk o w ce zbliżoną do k am ien i naturalnych. C echa ta n ie je st jed n ak tak w ażna, jak zdolności
T a b e l a 1 4
W ytrzymałość m echaniczna próbek po 20 cyklach zamrażania Rodzaje zaprawy Rść MPa
Pińczów 17,93 Karsy 29,31 Żerkowice 16,72 Nietulisko 16,22 H + K 59,30 Fugen 0,7 26,31 Fugen 2,5 16,47 Treppen 0,4 34,91 Treppen 0,9 41,50
9 8 W. D om asłow ski, R. Mirowski, D. Sobkow iak
kapilarnego podciągania wody i wysychania. Wielkości te są całkowicie
przeciwstawne.
Jeżeli chodzi o wytrzym ałość mechaniczną, to zaprawy imitujące
wapienie przewyższają je, zaprawa odpowiadająca piaskowcowi Żerko-
wice ma niższe parametry, a Nietulisko ma zbliżone. Współczynnik
rozszerzalności cieplnej zaprawy Nietulisko jest identyczny jak kam ie
nia, a pozostałe zaprawy charakteryzują się większym współczynni
kiem. Spośród omawianych parametrów, decydujących o trwałości
uzupełnień w obiektach zabytkowych najważniejszymi są: zdolność
Badania nad przydatnością zapraw Mineros 9 9 T a b e l a 15
Niektóre właściw ości kamieni naturalnych i imitujących je zapraw Mineros
Rodzaj zaprawy lub kamienia Nasiąkli- wość % Czas kapilarnego wznoszenia wody do wys. 5 cm Czas schnięcia ilość wody w próbkach po 2 dobach w % Rść MPa Rść po 24 godz. nasycania wodą MPa Współ czynnik roz szerzalności cieplnej a-l O6/ C Wapień P 17,3 14 min. 4,2 8,0 10 5,20 9,3 Zaprawa P 10,6 ponad 24 godz. 52,0 13,61 10,99 14.6 Wapień K 24,1 34 min. 17,4 10,0 19,0 8,1 Zaprawa K 13,3 ponad 24 godz. 63,1 28,15 28,85 17,6
Piaskow iec N 10,9 30 sek. 1.0 14,90 16,10 14,1
Zaprawa N 9,5 ponad
24 godz.
55,5 14,41 14,12 14,1
Piaskow iec Ż 8,7 1 min. 0,2 37,30 33,60 10,2
Zaprawa Ż 9,9 ponad 24 godz. 55,8 15,20 13,41 15,0 H - K 6,7 nie wznosi się 50,19 40,10 13,5 Fugen 0,7 7,65 60,7 17,73 17,18 15,9 Fugen 2,5 6,7 ” 60,5 18,65 15,19 22,3 Treppen 0,4 11,18 ” 60,6 24,28 19.74 13,7 Treppen 0.9 9,91 . ” 57.0 29,59 20,65 15,8
kapilarnego podciągania wody i wysychania z jednej z strony, a
z drugiej współczynnik rozszerzalności cieplnej i wytrzym ałość m echa
niczna. Powinny być one zbliżone do kamieni naturalnych, a niestety w
większości wypadków nie są - są im przeciwstawne.
Mała zdolność transportu wody jest zw ykle przyczyną destrukcji
kamienia stykającego się z zaprawą. Na ich granicy następuje zamarza
nie wody i krystalizacja soli. W rezultacie wywołuje to dezintegrację
kamienia i odpadanie zaprawy od podłoża. Zaprawa zgodnie z postulata
mi konserwatorskimi powinna być „sączkiem ” odprowadzającym wodę
(roztwory) z kamienia, a nie stanowić bariery utrudniającej jego „oddy
chanie”.
Zbyt duża wytrzym ałość m echaniczna zaprawy jest także niekorzyst
na, gdyż wobec różnicy współczynników rozszerzalności cieplnej oraz
nierównom iernego nagrzewania się zaprawy i kamieni powstaje na linii
100 W. D om asłow ski, R. Mirowski, D. Sobkow iak
ich zetk n ięcia n ap rężen ie ścinające prow adzące do zn iszczen ia m ateria łu o niższej w ytrzym ałości. P aram etru tego n ie da się ściśle dopasow ać do w ytrzym ałości kam ienia, która je st zróżnicow ana, niem niej pow inna o b ow iązyw ać zasada, aby w ytrzym ałość zapraw nie była w yższa, jak 10-15 MPa. W przypadku M inerosów , jed y n ie im itujący w ap ień z Kars posiada zbyt dużą w ytrzym ałość. W ytrzym ałość pozostałych je st w n or m ie.
Jeszcze bardziej n ieb ezp ieczn a dla praktyki konserw atorskiej jest zapraw a p odkładow a H + K oraz zapraw y przeznaczone do sp oin ow a nia. Podciągają on e bardzo trudno w od ę i trudno ją oddają. Posiadają one zbyt m ałą n asiąk liw ość oraz za dużą w ytrzym ałość m echaniczną. Zrozu m iała je st intencja producenta. P ragnie, aby w arstw y pod k ład ow e m iały bardzo dużą w ytrzym ałość, aby nie u leg a ły pękaniom , odkształcaniom i w ytrzym ały naprężenia. N ie w zięto jed n ak pod u w a g ę kam ienia zab ytk ow ego, którego zach ow an ie je st p od staw ow ym celem k o n serw a cji.
M ateriały teg o rodzaju n ie m uszą m ieć w ytrzym ałości 50 MPa. W szak dobrze zrobione rzeźby n arzu tow e z zapraw w a p ien n y ch o bardzo m ałej w ytrzym ałości, lecz dobrze zbrojonych w ytrzym ują zn aczn e obciążenia bez uszkodzeń.
T akże w ytrzym ałość zapraw do sp oin ow an ia znacznie przekracza potrzeby. Znane są liczn e fakty, gdy zbyt m ocn e i m ało porow ate zapraw y zn iszczyły kam ien ie, c eg ły czy też całe m ury. Zapraw y do sp oin ow an ia p ow in n y być porow ate i posiadać n isk ą w ytrzym ałość m echaniczną.
N ależy p odkreślić, że badania p row adzone od w ielu lat w Laborato rium N au k ow o-B ad aw czym K onserw acji K am ienia P P PKZ w Toruniu p o zw o liły u stalić, że dobór od p ow ied n iego rodzaju, ilości i granulacji k ru szyw a, p igm en tów oraz ilości w od y p ozw ala w bardzo szerokich granicach regu low ać w ła ściw o ści m ech an iczn e oraz, jed n ak w m n iej szym zakresie, n asiąk liw ość, zdolność kapilarnego podciągania w ody, w y sy ch a n ia i w sp ó łczy n n ik rozszerzaln ości cieplnej. O gólne zasady
otrzym yw an ia takich zapraw podano w cytow anej pracy pt. Badania nad
technologią zapraw cementowych przeznaczonych do uzupełniania obiektów zabytkow ych.
Inne badania, prowadzone w Laboratorium, dotyczyły imitowania kamieni naturalnych13. W yniki zestaw ion o w tab. 16. N a jej p od staw ie stw ierd za m y, że n asiąk liw ości zapraw im itujących p iask ow ce są w y ższe od n asiąk liw ości k am ien i naturalnych. N asiąk liw ość zapraw y, która m a im itow ać w a p ien ie, je st zbliżona do w ap ien ia piń czow sk iego, lecz niższa od w ap ien ia z Kars. Z dolności k apilarnego w zn oszen ia się w od y oraz w y sy ch a n ia zapraw są znacznie lep sz e niż zapraw M ineros, ch oć n ie dorów nują k am ien iom naturalnym . W ytrzym ałość na ścisk an ie om a w ia n y ch zapraw m ożna regu low ać w szerokich granicach w zależn ości od stan u zach ow an ia kam ienia.
Badania nad przydatnością zapraw Mineros 101
T a b e l a 16
Niektóre w łaściw ości zapraw im itujących kam ienie naturalne opracowane w Laboratorium PKZ w Toruniu Zaprawa imitująca kam ień N asiąkli wość % Czas kapilarnego wznoszenia się wody do w ys. 2 cm w m inutach Czas schnięcia (ilość wody w próbkach po 7 dobach) w % Czas schnięcia zapraw Mineros - ilość wody po 8 dobach w % Rść MPa Wapień pińczowski i z Kars 17,61 24 70 21,4 42,2 12,2-22,4 Piaskow iec Nietulisko 13,6 1-7 24,7 39,5 6,0-15,0 Piaskow iec Żerkowice 11,7 1 1 7 29,5 39,5 5,0-18,0 8. WNIOSKI
Z przep row ad zon ych badań w yn ik a, że zapraw y M ineros są ty p o w y m i zapraw am i cem en to w y m i. P rod u cen t na p od staw ie dostarczonych próbek ustala je d y n ie kolor zapraw y, zbliżony do kam ienia naturalnego, oraz jej strukturę, stosując od p ow ied n ie ilości i granulację kruszyw . P ozostałe w ła sn o ści zapraw im itujących k am ień, takie jak w ytrzym a łość m ech an iczn a, nasiąk liw ość, porow atość, szyb k ość kapilarnego nasycania i szyb k ość w y sych an ia, są do sieb ie zbliżone, a w ięc niezależn e od zróżn icow an ych w ła sn o ści k am ien i n aturalnych. C echy te nie in tere sują producenta, co je st zrozum iałe ze w zg lęd u na trudności w u zyskaniu zapraw o w łaściw ościach zb liżonych do k am ien i naturalnych. S to so w a n ie przez producenta piasku jak o k ru szyw a z góry ogranicza m ożliw ość u zysk an ia zapraw o zróżn icow an ych w łaściw ościach , a w ięc o m ożliw oś ci n adaw ania im cech fizyczn ych zbliżonych do k am ien i naturalnych.
Przyjm ując ten p u n k t w id zen ia stw ierdzam y, że zapraw y M ineros nie odpow iadają w ym agan iom k on serw atorsk im i m ogą b yć przyczyną p rzyśp ieszon ego niszczen ia zabytków . J eszcze gorsze sk u tk i m ogą sp ow od ow ać zap raw y sto so w a n e jak o podkład (H + K) oraz do sp oin o w ania (Fugen-M ineros). Zapraw y M ineros m ogą być u żyte do prac w e w n ętrzach bud yn k ów , a w ięc gdy n ie będą narażone na bezp ośred n ie działanie w od y i zm iany tem peratury.
B iorąc p o w y ższe pod u w a g ę m ożna stw ierdzić, że znacznie w ięk sze m ożliw ości stw arza tech n ologia opracow ana w L aboratorium N aukow o- -B ad aw czym K onserw acji K am ienia P P PKZ w Toruniu.
102 W. D om asłow ski, R. Mirowski, D. Sobkowiak
PRZYPISY
1 K. K e i c h e r , Stein restau rieru ng m it Mineros, K olloąiu m uber Steinkonservie- rung 25 27 Septem ber 1978, [w:] Westf. L a n d sa m t f u r Denkm alpflege.
2 Z. U r l i c h K e i c h e r , Ś rodki do w y p e łn ia n ia u bytków w kam ieniu, [w:] Zastoso w a n ie silikon ów w konserw acji kam ien ia. Studia i Materiały PKZ, Warszawa 1980, s. 14.
1 Prospekt firmy Max K rusemark Mineros-Werk, Steinrestaurierung-M ineros-Verar- beitungsanleitung, 1977.
I Prace przy w ym ienionych obiektach podjęły Pracownie Konserwacji Zabytków w Gdańsku.
’ Autorzy dziękują firmie Max Krusemark za przygotowanie próbek Minerosu im itujących w apienie i piaskow ce oraz za ich bezpłatne, podobnie jak pozostałych rodzajów Minerosu, przekazanie do badań.
Analizę w ykonał Janusz W iklendt z Laboratorium Naukowo-Badawczego K onser wacji kam ienia PKZ w Toruniu.
7 Do zapraw cem entow ych stosuje się dodatki dyspersji wodnej polioctanu winylu wprowadzając je do w ody zarobowej. Zwiększają przyczepność i elastyczność zapraw.
H Badania w ykonane w Laboratorium Naukowo-Badawczym Konserwacji Kamienia P P PKZ w Toruniu pozw oliły na ustalenie zależności pom iędzy ilością wody a czasem wiązania zaczynu cem entow ego.
W. D o m a s ł o w s k i , A. M ł y ń s k i , R. M i r o w s k i , D. S o b k o w i a k , H. G a ł k o w s k i , W. M a d e j e w s k i, B a d a n ia n a d technologią z a p r a w cem entowych do
u zu p ełn ia n ia obiektów za b ytk o w yc h , Studia i Materiały PKZ, Warszawa 1977, s. 26.
10 Ibid., s. 31-35. II Ibid., s. 25.
12 W . S k a l m o w s k i , N atu ralne i sztuczne m ateriały kam ienn e to budoionictuńe, Budow nictw o i Architektura, 1956, s. 90.
' 1 M aszynopis w aktach Laboratorium N aukowo-Badawczego Konserwacji Kamienia i PP PKZ w Toruniu pt. Badania nad imitacją kam ieni naturalnych, 1981.
STUDIES ON THE USEFULNESS OF MINEROS MORTARS FOR FILLING GAPS IN STONE
S u m m a ry
The paper presents a critical evaluation o f w idely used mortars for filling gaps in stone produced in West Germany. The authors exam ined dry mortars im itating Pińczów and Karsy lim estone and N ietulisko and Żerkowice sandstone, two types of Mineros pointing mortar, two types o f Mineros mortar for repairing stairs and priming mortar produced by Max Krusemark Mineros Werk. It w as found that Mineros mortars consist of Portland cem ent, sand and additions o f polivinyl acetate w ere also discovered (tabl. 1,2). In order to produce mortars that are structurally sim ilar to natural stones, the manufacturer uses various fractions o f aggregate (tabl. 3) and various proportions o f cem ent and aggregate (tabl. 5).
In the course o f experim ents it was also found that the am ount of m ixing water recom m ended by the manufacturer is insufficient and its increased addition exten ds the tim e of set.
The analysis of shrinkage, m echanical properties and coefficient of thermal expansion of M ineros mortars revealed their sim ilarity to cem ent mortars (tabl. 8, 9, 13).
The absorbability of Mineros mortars ranges from 7% to 13% (tabl. 10). Their capacity of the capillary attraction of w ater and of drying is how ever very poor (tabl. 11, 12).
Badania nad przydatnością zapraw Mineros 1 0 3 The studies proved that Mineros mortars have different properties that im itated stones. They are typical cem ent mortars that copy only external properties of natural stone. They do not satisfy conservational requirem ents.
The authors conclude that artificial stones manufactured from cem ent in PKZ Laborato ry in Toruń have better properties, especially in regard to their capillarity.
