Anna Smoleńska,Marek Rembiś
Charakter zniszczeń piaskowca
użytego w zabytkowych kapliczkach
w Tychach pod kątem ich
rekonstrukcji
Ochrona Zabytków 53/4 (211), 360-365
2000
Anna Smoleńska M arek Rembis'
CHARAKTER ZNISZCZEŃ PIASKOWCA UŻYTEGO W ZABYTKOWYCH
KAPLICZKACH W TYCHACH POD KĄTEM ICH REKONSTRUKCJI*
Tychy — miasto położone na pograniczu Wyżyny Śląskiej i Kotliny Oświęcimskiej, należy do południo wej części Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego. Specyfiką tego obszaru jest duże zanieczyszczenie śro dowiska atmosferycznego, które niekorzystnie wpły wa nie tylko na zdrowie człowieka i przyrodę, ale rów nież istotnie na stan zachowania budowli. Szczegól nie zniszczone są obiekty zabytkowe wykonane z tych odmian kamienia naturalnego, które wykazują więk szą podatność na procesy niszczenia. Przykładem m o gą być słabo zwięzłe piaskowce, z których w Tychach
w 1 pol. XIX w. wykonano m.in. dwie kapliczki, bę dące tematem niniejszego opracowania.
M echanizm procesów prowadzących do zmian m ikrostrukturalnych w piaskowcu
Kapliczki Bożej Męki z 1807 i 1820 r. składają się z podstawy oraz trzonu kolumny z płaskorzeźbami przedstawiającymi świętych; obie zwieńczone są krzy żem (il. 1 i 2). Wykonane są z piaskowców o barwie szarozielonej z odcieniem żółtawym oraz o strukturze
Лес ГОш*
18.13. V
1. Kapliczka Bożej M ęki w Tychach z 1 8 2 0 r. — m iejscam i w id o czne silne zniszczenia sp o w o d o w a n e uszczelnieniem pow ierzchni piaskow ca pobialą wapienną i podw ójn ą w arstw ą farby olejnej. Fot. A. N iem czyk-Janik
1. Shrine o f D ivin e Passion in Tychy from 18 2 0 — in places visible serious dam age caused b y the sealing o f the sandstone surface w ith lim e and a double layer o f oil paint. Photo: A. N iem czyk-Janik
* Tem at został opracow any w ramach um ow y nr 1 0 .1 0 .1 4 0 .6 0 3 finansowanej przez KBN. Autorzy dziękują za um ożliw ienie
pobra-2. Kapliczka Bożej M ęki z 1 8 0 7 r. Fot. A. N iem czyk-Janik 2. Shrine o f D ivin e Passion from 1807. Photo: A. N iem czyk-Janik
nia próbek do badań pani mgr Agnieszce N iem czyk-Janik, która w latach 1 9 9 8 /1 9 9 9 przeprowadziła konserwację tych obiektów .
3. K apliczka z 1 8 2 0 r. W w yniku rozw iniętych procesów destrukcyjnych nastąpiło oderw anie dużego fragm entu rzeźby. Fot. A. N iem czyk -]a n ik 3. Shrine from 1820. D estruction caused the dislocation o f a large fragm ent o f the statue. Photo: A. N ie m c zy k -]anik
śred n io - i różnoziarnistej. Budują je przeważnie ziar na kwarcu i silnie zwietrzałych skaleni. W mniejszym udziale występują okruchy skał obcych oraz łyszczki. Wszystkie te składniki spojone są spoiwem głównie ilastym z domieszką węglanowego i krzemionkowe go. Dlatego piaskowce te wykazują słabą zwięzłość, a w przypadku wypłukania spoiwa są nawet
rozsypli-4. M ikrofotografia SEM piaskow ca średnioziarnistego z kapliczki z 1 8 2 0 r. — w idoczna zw iększona p o ro w a to ść piaskow ca w yw o ła n a w y p łu k a n iem ilastych składn ików spoiw a. Fot. M. R em biś
4. SEM microphotograph o f average grain sandstone from a shrine from 1 8 2 0 — visible increased porosity o f the sandstone caused by the w ash ing o u t o f the silty com ponents o f the binder. Photo: M. R em biś
1. M . Kamieński, С. Peszat, J. Rutkowski, K. Skoczylas-Ciszewska, O w y k szta łce n iu i własnościach technicznych p ia sk o w có w godul-
skich, „Zeszyty N aukow e A G H ”, G eologia, 1 9 68, z. 12, s. 1 -8 6 ;
we. Badany kamień, częściowo zmieniony procesami antropogenicznymi, wykazuje duże podobieństwo wy kształcenia i składu petrograficznego do piaskowców godulskich poziomu dolnego, pochodzących ze złóż koło Bielska-Białej1.
Powierzchnie kapliczek pokryte były farbą olejną, która uszczelniała piaskowiec i doskonale maskowała
5. M ikrofotografia SEM piaskow ca średnioziarnistego z kapliczki
z 1820 r. — korozja chem iczna składn ików w ęglanow ych piaskow ca spow o d o w a n a kw aśn ym i w o d a m i op a d o w y m i. Fot. M. R em biś
5. SEM m icrophotograph o f average grain sandstone from a shrine from 18 2 0 — chem ical corrosion o f the carbonate com pon en ts o f the sandstone caused b y acid rain. Photo: M. R em biś
С. Peszat (red.), Piaskowce karpackie, ich znaczenie su row cow e i pers
p e k ty w y w y k o rzy sta n ia , „Zeszyty Naukow e A G H ”, Geologia, 1976,
zaawansowane stadium jego niszczenia. Jedynie w dol nej części figury kapliczki z 1820 r. stwierdzono liczne pęknięcia konstrukcyjne. Wokół nich rozwinęły się procesy destrukcyjne, w wyniku których doszło do oderwania dużego fragmentu rzeźby (il. 1 i 3).
Po usunięciu farby okazało się, że w wyniku stałego zawilgocenia obiektu oraz oddziaływania zmiennych warunków atmosferycznych, zwłaszcza szybko zmienia jących się tem peratur w okresie jesienno-zimowym, piaskowiec znajduje się w stanie zaawansowanego p ro cesu dezintegracji granularnej. Objawił się on złuszcza- niem powierzchniowej warstwy kamienia, szczególnie na krawędziach i wypukłościach formy rzeźbiarskiej. Ponadto w kilku miejscach dały się zauważyć w pia
6. M ikrofotografia SEM piaskow ca średnioziarnistego z kapliczki z 1 8 0 7 r. G ips o pokroju p ły tk o w y m stan ow iący n o w o p o w sta łą fazę antropogeniczną p o w o d u je w ypełnien ie przestrzeni p o ro w ej p ro w a dząc do rozpadu granularnego piaskow ca. Fot. M. R em biś
6. SEM m icrophotograph o f average grain sandstone from a shrine from 1807. G ypsum w ith a lam ellar habit con stitu tin g the n ew ly created anthropogenetic phase fills the porous space, leading to a disintegration o f the granular sandstone. Photo: M. Rem bis
skowcu głębokie pęknięcia. Ułatwiły one wnikanie w jego wnętrze i penetrację wód opadowych, które w połączeniu z dużym stężeniem zanieczyszczeń gazo wych i pyłowych stanowiły szczególnie agresywne roz twory. Powodowały one zwiększenie porowatości ska ły, a tym samym rozluźnienie jej tekstury, poprzez m e chaniczne wypłukiwanie ilastych składników spoiwa (ił. 4) oraz przyczyniały się do ich chemicznego roz puszczania.
Proces chemicznej korozji piaskowca polegał rów nież na rozpuszczaniu składników węglanowych przez kwaśne wody opadowe (ił. 5). W wyniku ich oddzia ływania powstały w przestrzeni porowej roztwory na sycone, z których krystalizowały nowe mineralne fazy
7. M ikrofotografia SEM piaskow ca średnioziarnistego z kapliczki z 1 8 0 7 r. G ips w yp ełn ia pojedyn cze po ry piaskow ca i uszczelnia ten fragm ent skały. Fot. M. R em biś
7. SEM m icrophotograph o f average grain sandstone from a shrine from 1807. Plaster fills particular pores o f the sandstones a n d thus seals this fragm ent. Photo: M. R em biś
8. M ikrofotografia SEM piaskow ca średnioziarnistego z kapliczki z 1 8 0 7 r. — w idoczn e agregaty p łytk o w eg o alu m initu w ypełniające pojedyn cze pory piaskow ca. Fot. M. R em biś
8. SEM m icrophotograph o f average grain sandstone from a shrine from 1807 — visible aggregates o f lamellar alum inite filling particular pores o f the sandstone. Photo: M. R em biś
9. M ikrofotografia SEM piaskow ca średnioziarnistego z kapliczki z 18 2 0 r. — m ikroorganizm y zasiedlające pory piaskow ca. Fot. M. R em biś
9. SEM m icrophotograph o f average grain sandstone from a shrine from 18 2 0 — microorganism s in the pores o f the sandstone. Photo: M. R em biś
10. Kapliczka Bożej M ęki w Tychach z 1820 r. Fragment elem entu piaskow cow ego p o konserwacji. Z uwagi na słabą zwięzłość' p ia sk o w ca, odznaczającego się m ałą ilością spoiw a, zastosow an o do jego rekonstrukcji średnioziarnistą masę m ineralną o niskiej w y tr zy m a ło ści. Fot. A. N iem czyk-Janik
10. Shrine o f D ivin e Passion in Tychy from 1820. Fragment o f a sandstone elem ent after conservation. O w in g to the w eak cohesion o f the sandstone, w hose characteristic feature is a sm all am ou n t o f binder, its reconstruction resorted to an average grain m ineral mass o f lo w resilience. Photo: A. N iem czyk-Janik
antropogeniczne. Jedną z nich jest gips, którego krysz tały o pokroju igiełkowatym i płytkowatym tworzą gniazdowe skupienia, rozmieszczone nieregularnie między składnikami ziarnistymi (ił. 6). Gips wypełnia jący przestrzenie po rozpuszczonych węglanach wyka zywał większą niż one objętość, powodując w tych obszarach rozpad granularny piaskowców. Natomiast w miejscach o nieznacznej zawartości składników węg lanowych lub niewielkim wpływie agresywnych roz tworów, proces krystalizacji zaznaczył się słabiej. Spo wodował on powstanie niewielkich skupień drobniej szych kryształów gipsu, które wypełniły jedynie część porów i doprowadziły do uszczelnienia tego fragmen tu skały (ił. 7).
Kolejną fazą mineralną, powstałą w wyniku krysta lizacji z kwaśnych roztworów bogatych w glin, jest
2. M . Rembiś, A. Smoleńska, W p ły w antropogenicznych za n ieczy
szczeń atm osfery na zm ian y skał u żytych do b u d o w y w ybranych
11. K apliczka Bożej M ęki w Tychach z 1 8 0 7 r. po uzupełnieniu u b y tk ó w w piaskow cu masą m ineralną dostosow an ą do niego p o d w zględem struktury i w łaściw ości fizyko-m ech an iczn ych . Fot. A. N iem czyk-Janik
11. Shrine o f D ivin e Passion in Tychy from 1807, after the supple m en ta tio n o f m issing parts o f the sandstone by m eans o f a m ineral m ass a d a p ted as regards structure an d physico-m echanical properties. Photo: A. N iem czyk-Jan ik
alum init ujawniony w trakcie badań mikroskopem skaningowym (SEM) i potwierdzony mikroanalizą rentgenowską w mikroobszarze (EDS). Obserwowany minerał występuje wyłącznie w strefie przypowierzch niowej, w formie płytek tworzących agregaty (ił. 8), które wypełniają jedynie pojedyncze pory piaskowca, nie doprowadzając do rozpadu skały. Podobne skupie nia tego minerału stwierdzono w piaskowcu pocho dzącym z fortu św. Benedykta w Krakowie2.
Prace rewaloryzacyjne ujawniły ponadto proces bio degradacji kamienia, którego nieznaczny stopień zaa wansowania stwierdzono jedynie w dolnej części co kołu kapliczki z 1820 r. W miejscach, w których od- prysnęła farba, a zarazem mających bezpośredni kon takt z roślinnością, zaobserwowano zazielenienie pia skowca. Jest ono efektem wzrostu glonów i grzybów na powierzchni skały (ił. 9).
o b ie k tó w za b y tk o w ych Krakowa, „Biuletyn Informacyjny Konser
12. Kapliczka z 1 8 0 7 r. p o konserwacji. Fot. A. N iem czyk -)a n ik 12. Shrine from 1 8 0 7 a fter conservation. Photo: A. N ie m c zy k -]anik
Rekonstrukcja obiektów
Przedstawione badania m ikrostrukturalne piaskow ców, pochodzących z kapliczek poddanych rewalory zacji, mają ogromne znaczenie dla określenia odp o wiedniego programu prac konserwatorskich, a zwła szcza ich części dotyczącej uzupełnienia ubytków po wstałych w skale. Prace te pozwoliły właściwie określić strukturę i teksturę, zmiany wśród składników m ine ralnych oraz w porowatościach piaskowców podda nych procesom niszczenia. Stanowiły one podstawę do opracowania przez zespół pracowników w Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie masy uzupełniającej ubytki w odnawianych kapliczkach. Została ona utw o rzona ze składników mineralnych i dostosowana jest do piaskowców pod względem ich uziarnienia i w ła ściwości fizyko-mechanicznych. Zaprawa ta jest eko logiczna, bowiem nie oddziałuje ujemnie na środow i sko i zdrowie konserwatorów.
3. W. Brylicki, A. Łagosz, A. Smoleńska, M . Rembiś, W łaściw ości
zapraw m ineralnych d o rekonstrukcji pia sk o w có w w obiektach za b ytk o w y ch , „Cement. W apno. B eton” 1 9 9 9 , nr 2, s. 5 2 - 5 7 ; A.
Smo-13. Kapliczka z 1 8 2 0 r. p o konserwacji. A. N iem czyk -]a n ik 13. Shrine from 1 8 2 0 a fter reconstruction. Photo: A. N ie m c z y k -]anik
Utworzone masy mineralne zostały dostosowane strukturalnie do piaskowców średnio- i różnoziarni- stych, z których zbudowane są odnawiane kapliczki. Jako wypełniacz zastosowano w nich piasek kwarcowy otrzymany m etodą frakcjonowania i zestawiania jego granulacji odpowiadającej uziarnieniu rekonstruow a nych piaskowców. Masy modelowano poprzez różne dodatki mineralne spoiwa tak, aby były plastyczne, łatwo urabialne, dobrze przyczepne do podłoża oraz, by wykazywały zdolność do nakładania w dość grubej warstwie i utrzymywania przez pewien czas właściwo ści plastycznych umożliwiających pracę. Zgodnie z za łożeniami konstrukcyjnym i1 kierow ano się zasadą, aby wytrzymałość na ściskanie zapraw była zawsze niższa niż uzupełnianych skał, natom iast param etry — takie jak porowatość i nasiąkliwość mas — większe niż odnawianych piaskowców. Zapewnia to bowiem ku mulowanie szkodliwych substancji w masach, a nie w skałach. Procesy niszczące spowodowały obniżenie
leńska, W . Brylicki, M . Rembiś, Rekonstrukcja p iaskow cow ych ka
m ieni za b y tk o w ych Krakowa n o w y m i m asam i m ineralnym i Reno SUPERBET, „R enow acje” 1 9 98, nr 4, s. 7 -1 1 .
zwięzłości badanych piaskowców; jest ona niższa niż stwierdzona w piaskowcach godulskich poziomu dol nego. Według M. Kamieńskiego i in.4 dolna granica wytrzymałości na ściskanie tych piaskowców wynosi 440 kG/cm2. Uzyskane masy wykazują wytrzymałość na ściskanie 390 kG/cm2, jest ona zatem niższa niż stwierdzone w badanych piaskowcach średnio- i róż- noziarnistych, w których wahają się w granicach 4 0 0 - 420 kG/cm2. Masa charakteryzuje się nasiąkliwością około 5% i porowatością wynoszącą 15%. Wartości te są odpowiednio wyższe niż stwierdzone przez M. Ka mieńskiego i in.5 dla piaskowców o spoiwie ilasto- -w apnisto-krzem ionkow ym , które wykazują średnią nasiąkliwość 3,0% przy wahaniach 2,0-4,4% oraz średnią porowatość 10,8% przy wartościach skrajnych w granicach 5,12-14,8% .
4. M . Kamieński, C. Peszat, J. Rutkowski, K. Skoczylas-Ciszewska, op. cit.
Opracowane zaprawy wykazują niski skurcz 0,8 mm/m w okresie 28 dni, który stabilizuje się po 90 dniach. Charakteryzują się bardzo dobrą mrozoodpornością oraz niską zdolnością do podciągania kapilarnego, a jednocześnie powolnym odparowaniem wody z wil gotnej zaprawy. Dodatkową cechą opracowanych mas jest wysoka odporność na ciśnienie krystalizacyjne soli rozpuszczalnych w wodzie oraz brak występowania zabieleń i wysalania.
Utworzone masy ze składników mineralnych są trwałe i łatwe w plastycznej obróbce artystycznej oraz homologicznie podporządkowane zabytkowemu ka miennemu podłożu. Dzięki dopasowaniu ich nie tylko pod względem wyglądu zewnętrznego, ale również właściwości fizyko-mechanicznych, zapewniają estety kę i wysoką skuteczność prac rewaloryzacyjnych od nawianych kapliczek Bożej Męki (il. 10-13).
5. Tamże.
The Character of the Damage in Sandstone Used in Shrines in Tychy from the Viewpoint of their Reconstruction
This characteristic o f the dam age incu rred to sandstone applied in n in e te e n th -c e n tu ry shrines in Tychy em phasises the p articu lar susceptibility o f the n o n -c o m p a c t and even crum bling sandstone to changes p ro d u ced by a n th ro p o g en ic processes. T he conducted exam ination com prised a foundation fo r conservation in te n t on reducing the rate o f the dam age to th e objects and th e resto ratio n o f th eir original appearance
by m eans o f su p p lem en tin g th e gaps w ith m ineral masses. T he studies to o k in to co n sid eratio n the te x tu ra l varieties and co lo u r o f sandstones as w ell as th e ir physical and m echanical p ro p erties. At th e sam e tim e, th e discussed m aterial is easy to use in n o rm al atm o sp h eric co n d itio n s, and does n o t cause h arm to the en v iro n m en t and the health of the conservators.
