Elżbieta Grabarczyk, Sławomir
Oleszczuk
Propozycje konserwacji kamieniarki
i murów ceglanych kościoła
Niepokalanego Poczęcia NMP w
Katowicach
Ochrona Zabytków 49/4 (195), 409-412
KOMUNIKATY I DYSKUSJE
Elżbieta Grabarczyk
Sławomir Oleszczuk
PROPOZYCJE KONSERWACJI KAMIENIARKI I MURÓW CEGLANYCH
KOŚCIOŁA NIEPOKALANEGO POCZĘCIA NMP W KATOWICACH
W 1992 roku na zlecenie M iejskiego K onserw atora Z abytków w Katow icach w ykonano Badania d otyczą
ce stanu zachow ania i konserwacji kam ieniarki oraz ceglanych m u ró w Kaplicy Ogrójcowej kos'ciola p.w. N iepokalanego Poczęcia N ajśw iętszej Marii Panny w K atow icachL Praca ta ma służyć przede wszystkim
zabiegom konserw atorskim , które będą p rzeprow a dzone w kościele M ariackim . Istnieje możliwość w y korzystania jej w yników rów nież przy innych b udow lanych obiektach zabytkow ych Katowic w ykonanych z p o d obnych m ateriałów i w ykazujących podobny stan zachow ania, poniew aż obiekt ten jest charaktery stycznym przykładem architektury przełom u XIX i X X w ieku na G órnym Śląsku.
Specyfika obszaru G órnego Śląska wymaga o d p o w iedniego program u, kładącego nacisk na trw ałość zabiegów konserw atorskich, gdyż przekraczane są tu taj kilkadziesiąt razy dopuszczalne norm y zanieczy szczenia środow iska atm osferycznego. N agrom adze nie w pow ietrzu pyłów, sadzy i innych zanieczyszczeń stałych pow oduje szybkie brudzenie się pow ierzchni i pow staw anie naw arstw ień. Bardzo istotny w pływ na stan zachow ania kam ienia mają sole rozpuszczalne w w odzie, k tó re pow stają głów nie w skutek działania kw aśnych deszczy. Krystalizując w porach kam ienia pow odują jego pęknięcia i rozsadzanie oraz zmiany rozpuszczalności składników naturalnych prow adzące d o dalszej destrukcji. D odatkow y w pływ mają zni szczenia m echaniczne spow odow ane rucham i gruntu, na którym postaw ione są zabytkow e budow le. Bardzo często obiekty usytuow ane są nad urobiskam i kopal nianym i, jak np. kościół M ariacki.
Liczne pęknięcia konstrukcyjne stw arzają d o d atk o we ogniska korozji oraz całkow ite odpadanie poszcze gólnych fragm entów.
W ym ienione przyczyny zniszczeń działają jednocze śnie od wielu dziesiątek lat.
Badanie stanu zachowania
Przedm iotem badań były: kam ierniarka znajdująca się na zew nątrz w postaci okładziny murów, detali arch itek to n iczn y ch oraz m ury z cegły klinkierowej przykościelnej kaplicy O grójcowej.
B adanie zasolenia.
a) Z asolenie kam ienia w dolnych partiach okładzi ny kam iennej.
B adania jakościow e stw ierdzają w ystępow anie na stępujących jonów : C a +2, С О -2з, SO-2 3, Fe+3, Cl",
Al+3, N O "3, N a + . Jony glinow e, azotanow e, sodow e w ystępują w bardzo niew ielkich ilościach. Badania ilo ściow e w ykazały zasolenie 3 -5 ,1 % .
b) Z asolenie kam ienia z wieży kościoła.
B adania jakościow e w ykazały w ystępow anie jonów: Fe+3, Cl- , N O - 3, C O -23, C a +2. Badania ilościowe w ykazały zasolenie 2 ,2 8 -3 ,0 4 % .
c) Z asolenie cegły klinkierow ej z m urów kaplicy O grójcow ej.
Badania jakościow e w ykazały w ystępow anie jonów: C a +2, C O -3, N O -3, Fe+3, CI“, SO-23, A1+3, N a+ .
Badania ilościow e wykazały zasolenie 0 ,5 1 -1 ,1 % . d) Z asolenie spoin m uru z cegły klinkierow ej kapli cy O grójcow ej.
Badania jakościow e w ykazały w ystępow anie jonów: Cl- , SO -23, C O -23, C a +2, N a + , K+ . Badania ilościowe w ykazały zasolenie 4 ,0 9 -4 ,5 6 % .
Każdy z badanych m ateriałów wykazuje obecność jonów azotanow ych, co uniem ożliw ia zastosowanie stan d ard o w y ch środków przeprow adzających sole roz puszczalne w w odzie w stan trudnorozpuszczalny. Ilo ściow a analiza w ykazała, że jedynie cegła klinkierow a posiada stopień zasolenia niewiele przekraczający d o puszczalną no rm ę, tzn. 0,7% .
W yraźna różnica stopnia zasolenia kam ienia z d o l nych parti i z wieży kościoła, wskazuje na częściowe pocho d zen ie soli z gruntu.
1. B ad ania z a so le n ia , analizy m ik ro ch em iczn ej n a w a rstw ień i p e t r ografii w y k o n a n e z o sta ły przez m gr J. K ryńską. B adania p ia sk o w ca i c e g ły w z m o c n io n y c h p reparatem F u n co sil O H oraz zap raw d o
u z u p e łn ie ń u b y tk ó w w p ia sk o w c u w y k o n a n e zo sta ły w PP PK Z L a b o ra to riu m N a u k o w o -B a d a w c z y m w T o ru n iu p o d k ie r o w n ic tw e m m gr D . S o b k o w ia k .
D uża różnica stopnia zasolenia cegły klinkierow ej i spoin jest wynikiem różnej nasiąkliwości tych m ate riałów. Usunięcie zasolenia ze spoin wiąże się z ich wym ianą. N atom iast istotnym problem em jest odsole- nie kam ieniarki ze względu na rozm iary pow ierzchni. Z redukow anie zasolenia nastąpi już podczas czyszcze nia w odą, ale czy w wystarczającym stopniu wykażą tylko badania kontrolne.
W przypadku niewystarczającego odsolenia p ro p o nuje się zastosow anie pulpy celulozowej z dodatkiem w ypełniaczy ilastych (kaolinit, b entonit), nanoszonej z agregatu do tynkow ania. Po wyschnięciu okładów należy przeprow adzić ponow ne badania stopnia zaso lenia.
A naliza m ikrochem iczna naw arstw ień. N aw ar stw ienia w ystępujące na badanych m ateriałach są tego sam ego typu, różnicę stanow i w nikanie w głąb stru k tury cegły klinkierow ej i piaskowca. Stw ierdzono, że pow ierzchnia kam ienia i cegły pokryta jest grubą czar ną w arstw ą, w której rozdzielić m ożna składniki m i neralne i zabrudzenia takie jak: sm oła, oleje, sadza. W idoczne miejscowo żółte plam y na kam ieniu p ow sta ły w skutek migracji jonów żelazowych pochodzących z zawilgoceń w dolnych partiach ścian i miejsc o d p ro w adzeń wody.
W przypadku kam ienia część naw arstw ień osadziła się w porach przypow ierzchniow ych, tw orząc tzw. n a w arstw ienia w ew nętrzne.
Substancje wchodzące w skład naw arstw ień (sm ół ki, sadza) mają dużą zdolność do adsorpcji kw asów i innych agresywnych substancji chem icznych.
Ze względu na skład naw arstw ień w ym agane jest czyszczenie parą w odną i gorącą w odą z dodatkiem biodegradującego się detergentu (np. Bioversal) pod ciśnieniem do 110 bar. D etergent ułatw i zwilżanie i usunięcie zabrudzeń sm ółkow ych.
D rugą m etodą czyszczenia — jako pom ocniczą lub p odstaw ow ą proponuje się niskociśnieniow e piasko w anie m etodą JOS kruszywem w apiennym lub innym i. B adanie właściw ości fizycznych kam ienia. Badania w ykonano przede wszystkim na próbkach p o ch o d zą cych z fragm entów balustrad wieży, k tó re przew idzia ne są do wymiany.
Badania w ytrzym ałości na zginanie w ykazały śred nią w artość Rzg = 2 7 ,2 7 kG /cm 2, tj. 2 ,7 M Pa.
Badanie w ytrzym ałości na ściskanie w ykazały śred nią w artość Rśc = 272,5 kG /cm 2, tj. 27 M Pa.
Wyniki badań wskazują, że w ytrzym ałość kam ienia nie odbiega znacznie od w ytrzym ałości kam ienia „zdrow ego”. Dla przykładu wytrzym ałość na ściskanie piaskow ca Z erkow ice wynosi 29 MPa. Jed n ak w tym samym elem encie kam iennym m ogą w ystępow ać m iej sca bardziej osłabione, czego dow odem jest próbka,
która była tak słaba, że oznaczenie jej wytrzymałości na ściskanie tradycyjną m etodą okazało się niemożliwe.
Z badań w ynika, że tylko niektóre partie kam ienia wym agają w zm ocnienia. D latego najodpow iedniej szym p rep aratem do w zm ocnienia osłabionych partii kam ienia będzie Steinfestiger O H (Funcosil O H ), p o nieważ nie tw orzy on na granicy fragm entów w zm oc nionych i nie w zm ocnionych bariery wynikającej z in nych właściwości hydrofobow ych czy rozszerzalności cieplnej.
B adanie nasiąkliw ości w odą i benzyną lakow ą. Ba dania w ykonano w celu określenia, czy w skutek osa dzania się naw arstw ień w ew nętrznych nastąpiło usz czelnienie pow ierzchni i zm iana porow atości. Próbki nasycano przez podciąganie kapilarne.
— N asiąkliw ość w odą w ynosiła 6,03% .
— N asiąkliw ość benzyną lakow ą wynosiła 5,0% . B adania szybkości podciągania kapilarnego w ody i benzyny lakow ej. Badania w ykonano na próbkach wyciętych z partii przypow ierzchniow ych kamienia.
Podciąganie kapilarne w odą na wysokość: 1 cm — 15 sek., 2 cm — 6 m in., 3 cm — 36 min.
Podciąganie kapilarne benzyną lakową na w yso kość: 1 cm — 1 m in., 2 cm — 5 m in., 3 cm — 24 min.
Wyniki badań wskazują, że w skutek osadzania się w porach naw arstw ień w ew nętrznych, zmniejszyła się szybkość kapilarnego podciągania wody, co wskazuje na słabą zwilżalność ścianek kapilar kamienia.
Szybkość podciągania benzyny lakowej jest bardzo zbliżona do wody, a przy wysokości 3 cm znacznie szybsza. Jest to zjawisko nietypow e. Nasiąkliwość w o dą jest wyższa niż benzyną lakow ą. M ożna w niosko wać, że cienke w arstew ka przypow ierzchniow a kam ie nia uległa dość znacznem u uszczelnieniu. Oględziny przełom ów p róbek poddanych badaniom wskazują, że w ew nętrzne p artie kam ienia są częściowo pozbaw ione lepiszcza i w związku z tym zwiększyła się ich p o ro w a tość. To wyjaśnia, dlaczego nasiąkliwość w odą pom i m o częściowego uszczelnienia p o ró w przypow ierzch niowych jest zbliżona do nasiąkliwości „zdrow ego” kam ienia.
B adania petrograficzne. Badane elem enty kam ienia w ykonane są z piaskow ca d ro b n o - i średnioziarniste- go, zróżnicow anego głów nie w barwie: jasnougrowy, jasnoszary, ugrow y z odcieniem pom arańczow ym .
Podobny m ateriał (biorąc pod uwagę podstaw ow e cechy petrograficzne: stopień spoistości, porow atość) m ożna znaleźć w czynnych obecnie kam ieniołom ach piaskow ca w Rakow icach M ałych i Żerkow icach.
W R akow icach w ystępują odm iany jaśniejsze (bia- łoszare i jasnougrow e), a w kam ieniołom ach żerko- wickich piaskow ce o barw ie ugrowej i ugrowoszarej.
Badania p iask ow ca i cegły w zm ocnionych środkiem krzem oorganicznym Funcosil OH
Piaskow iec i cegła w zm ocnione na drodze kapilar nego podciągania p rep aratem Funcosil O H wykazują następujące właściw ości:
— p rep a rat w znosi się około 4 -k ro tn ie wolniej w pia skow cu i cegle niż czysty rozpuszczalnik, szybkość kapilarnego w znoszenia jest wystarczająca dla nasy cenia m ateriału w obiekcie;
— nasiąkliw ość p rep ara tem wynosi dla piaskow ca około 6% , dla cegły 2 1% ;
— w zm ocnione m ateriały podciągają w odę znacznie w olniej niż przed nasyceniem ;
— nasiąkliw ość piaskow ca po w zm ocnieniu jest nie wiele niższa niż przed w zm ocnieniem , cegły znacz nie niższa;
— rozpuszczalnik wznosi się w w zm ocnionym pia skow cu z p o d o b n ą szybkością jak w nietraktow a- nym kam ieniu, w cegle zaś znacznie w olniej; — w zm ocnione próbki piaskow ca i cegły są nie
uszczelnione, o czym świadczy w ysoka nasiąkliwość rozpuszczalnikiem ;
— P reparat Funcosil O H (firmy Rem ers z Niem iec) w pływ a na podniesienie w łasności m echanicznych piaskow ca i cegły. O dp o rn o ść na złam anie zwiększa się w piaskow cu o 178% , w cegle o 36,4% ; — w zm ocnienie obu m ateriałów nie w pływ a znacząco
na w zrost odporności na niszczące działanie soli i m rozoodporność;
— środek w zm acnia strukturalnie piaskow iec i cegłę, nie ma tendencji do zagęszczania przy pow ierzchni i uszczelniania próbek;
— Funcosil O H jest całkow icie o d porny na ultrafiolet.
Badania zapraw d o uzu p ełn ian ia ubytków w piaskow cu
Do sporządzenia imitacji użyto następujących skład ników: biały cem ent portlandzki, kruszyw o ze zm ielo nego w apienia pińczow skiego o frakcji mniejszej niż 0,5 mm, piasek szklarski, emulsja akrylow a Primal (8%
w odny roztw ór) oraz barw niki. O becnie stosuje się emulsje Plextol D -5 4 1 i M ow ilith D M 478.
Imitacje charakteryzowały się następującymi cechami: — nasiąkliw ość w w odzie (9,7% ) i w benzynie lako wej (8,5% ) jest nieco wyższa niż piaskow ca (w w o dzie 6,0% , a benzynie lakowej 5,0% );
— cechy m echaniczne zapraw są nieco niższe niż n a turalnego kam ienia — wytrzym ałość na zginanie 2,92 M Pa (piaskow iec 2,72 M Pa), wytrzym ałość na ściskanie 14,8 M Pa (piaskowiec 27,2 M Pa); — m ro zo o d p o rn o ść zapraw jest dobra, tzn. próbki nie
uległy zniszczeniu po 2 0 cyklach zm ian;
— o d p o rn o ść zapraw y na krystalizację soli ro zp u szczalnych w w odzie jest podo b n a do naturalnego kam ienia. Z apraw a uległa zniszczeniu po 4 cyklach zm ian (piaskowiec po 3 cyklach);
— imitacje charakteryzują się zbliżoną fakturą a kolo rystyką jaśniejszą, odpow iednią do patynow ania, gdyż naturalny kamień cechuje się zmiennością barwy.
Badania w łaściw ości próbek hydrofobizow anych preparatem Funcosil SNL
W ykonano dw a rodzaje badań: na próbki zaim pre gnow ane Funcosilem O H naniesiono w arstw ę h y d ro fobow ą przez trzy k ro tn e pędzlow anie pow ierzchni p rep aratem Funcosil SNL, drugą partię próbek zaim preg n o w an o tylko preparatem Funcosil SNL przez podciąganie kapilarne.
Badane próbki charakteryzow ały się następującym i w łaściw ościam i:
— uzyskana została całkow ita hydrofobow ość, nasiąk liwość w odą przy całkow itym zanurzeniu jest m ini m alna;
— m rozo o d p o rn o ść jest dobra, tzn. po 2 0 cyklach nie
uległy zniszczeniu;
— odp o rn o ść na działanie soli rozpuszczalnych w w o dzie jest lepsza niż w naturalnym kam ieniu. Próbki w zm ocnione Funcosilem O H i zahydrofobizow ane w ykazyw ały po 6 cyklach pęknięcia i złuszczenia
pow ierzchni. Próbki nasycone strukturalnie tylko Funcosilem SNL po 8 cyklach wykazały niewielkie
w ykruszenia na kraw ędziach.
H ydrofobizacja polepsza w znacznym stopniu o d porność kam ienia na działanie szkodliwych czynni ków. W przypadku kam ieniarki kościoła M ariackiego w K atow icach należy starać się w prow adzać preparat przynajm niej na głębokość 2 -3 cm, gdyż hydrofobiza cja pow ierzchniow a w tym przypadku może być wręcz szkodliw a. Zabieg należy przeprow adzić przez kilka k ro tn y natrysk p rep aratu „m okre w m o k re” w odstę pach 1 5 -2 0 m inutow ych (zob. szybkość podciągania kapilarnego benzyny lakowej).
O becnie stosuje się z pow odzeniem polski prep arat A hydrosil-Z .
Propozycje konserw acji kam ieniarki oraz m urów ceglanych zabytkow ych budow li Katowic oparte są na w ynikach badań i dośw iadczeń zdobytych podczas konserwacji obiektów kam iennych i ceglanych na G ó r nym Śląsku, tj. w M ysłow icach, Św iętochłow icach-Li- pinach i Rudzie Śląskiej-G oduli.
Wszystkie obiekty kam ienne i ceram iczne najlepiej jest oczyścić parą w odną i gorącą w odą pod ciśnieniem lub m etodą JOS.
D o w stępnego i właściwego w zm ocnienia piaskow ca i cegły m ożna zastosow ać p rep arat Funcosil O H . O siąga się przy tym w ydatne podniesienie cech m echa
nicznych przy nieznacznym obniżeniu porow atości. M ateriał budow lany nie zostaje w trakcie zabiegu uszczelniony ani zm ieniony kolorystycznie i ch arakte ryzuje się bardzo w ysoką stabilnością barwy.
Imitacje piaskow ca w ykonane w zapraw ie cem ento wej z kruszyw em w apienno-piaskow ym , zarabianej w odą z dodatkiem w odnej dyspersji emulsji akrylowej są łatw e w w ykonaniu i plastyczne. Cechują się g o r szymi właściw ościam i m echanicznym i od naturalnego kam ienia i wyższą nasiąkliwością, co jest do d atn ią ich stroną, poniew aż kam ień nie będzie ulegał niszczeniu
na granicy uzupełnienia, procesy destrukcji będą prze biegały w zaprawie.
O becnie poleca się rów nież stosow anie zapraw w a piennych z dodatkam i hydraulicznym i.
Jako końcow y zabieg, niezbędna dla zw iększenia trw ałości konserwacji jest hydrofobizacja.
N a zakończenie podkreślić należy, że prace na za bytkow ych budow lach pow inny być p ro w ad zo n e pod kierunkiem konserw atorów , poniew aż każdy obiekt ma swoje indyw idualne w ym agania, a stosow anie tych samych m etod m oże daw ać czasami w ręcz odw ro tn y skutek.
Proposals for the Conservation of the Masonry and Brick Walls in the Church of the Im m aculate Conception of the Holy Virgin Mary in Katowice
T h is study is to serve pred om in an tly con servation op era tion s to be co n d u cted in the church o f the H o ly V irgin M ary in K atow ice. Its o u tc o m e m ay be e m p lo y ed also in other historical b u ild in gs in K atow ice, m ade o f sim ilar m aterial, and d em on strating a sim ilar state o f preservation, since the object in q u estio n is a characteristic e xam p le o f U p per Sile sian arch itectu re from th e turn o f the n in eteen th century.
T h e sp ecificity o f this region calls for a suitab le pro gram m e w h ich places particular em phasis on the perm a n ence o f co n serv a tio n , since the adm issible norm s o f the p o llu tio n o f the atm osp h eric en viron m en t are e x ce ed ed sev eral score tim es. A n ad d ition al im pact is exerted by m ech an i
cal d am age caused by m o v em en ts o f the g rou n d o n w h ich the historical bu ildings stand. Frequently, objects are situated o n m ine runs (as in the case o f the church o f the H o ly Virgin M ary). Proposals for the con serv a tio n o f the m ason ry and brick w alls o f historical bu ild in gs in K atow ice are based on th e results o f research and exp e rim en ts o b ta in ed du rin g the con servation o f historical objects in U p per Silesia. T h e m en tio n ed m aterial and m eth o d s are, at th e sam e tim e, a review o f present-day p ossibilities for p reven tin g the further d e stru ction o f historical su bstance in ex trem ely detrim ental co n d itio n s.
