Physicochemical decomposition of limestone built into the objects of the Belgrade fortress and the possibility of consolidation

[M. Franković]

184 str.

Geo-nauke - Petrologija / Geo-sciences - Petrology

Beogradska tvrđava, spomenik kulture od izuzetnog značaja za Republiku Srbiju, izgrađena je od krečnjaka badenske starosti. Njihova litološka heterogenost, u sadejstvu sa uticajima okruženja, rezultira visokim intenzitetima raspadanja. Korelacijom intrinzičnih sa ekstrinzičnim faktorima, definisani su fizičko-hemijski procesi raspadanja ugrađenih mikrofacija krečnjaka. Aplikacijom neorganskih konsolidanata na karbonatnoj bazi (nano-kreča i Ca-acetoacetata) i alkoksisilana, te korelacijom fizičko-mehaničkih svojstava pre i nakon tretmana, ispitana je efektivnost u pogledu zaustavljanja dekohezije krečnjaka. Određivanjem petroloških, tehničkih svojstava i mapiranjem formi raspadanja Mračne kapije kao studije slučaja, ustanovljene su dominantne forme: dubinsko i reljefno raspadanje praćeno zrnastom dezintegracijom. Kategorije oštećenja rezultiraju visokim linearnim i progresivnim indeksima, a zona najvećeg stepena oštećenosti je posledica kontakta sa permanentnim izvorom vlage. Glavni mehanizmi raspadanja Mračne kapije, mehaničko delovanje leda i soli, hemijske promene izazvane vatrom i rastvaranje usled cikličnog vlaženja/sušenja, u korelaciji sa rezultatima drugih kapija, ekstrapoliraju se i na ostale objekte Beogradske tvrđave. Strukturna svojstva krečnjaka kontrolišu dinamiku apsorpcije konsolidanata i promenu porne mreže supstrata. Rekohezija zrna je postignuta sa svim konsolidantima, ali u različitom intenzitetu. Alkoksisilani iniciraju intenzivniju promenu fizičko-mehaničkih svojstava, dodatno smanjujući kompatibilnost sa ispitivanim krečnjacima, dok su karbonatni konsolidanti kompatibilni sa supstratom, ali male dubine deponovanja. Regulacija brzine evaporacije i ponavljanje ciklusa aplikacije imaju uticaj na efektivnost karbonatnih konsolidanata.

The Belgrade Fortress, a cultural monument of exceptional importance for the Republic of Serbia, was built of limestone of Baden age. Their lithological heterogeneity, in conjunction with environmental influences, results in high degradation intensities. Physicochemical degradation processes of built limestone microfacies were defined by correlating intrinsic with extrinsic factors of decay. The effectiveness in stopping decohesion of limestone by applying inorganic consolidants on carbonate base (nano-lime and Ca-acetoacetate) and alkoxysilanes, was determined by correlation of physical-mechanical properties before and after treatment. By determining the petrological, technical properties and mapping the weathering forms of the Dark Gate, used as a case study, the dominant forms were established: back- and relief weathering, followed by granular disintegration. Damage categories result in a high linear and progressive index. The zone of the greatest damage intensity is a consequence of contact with a permanent source of moisture. The main mechanisms of disintegration of the Dark Gate, mechanical action of ice and salt and chemical changes caused by fire and dissolution due to cyclic wetting / drying, are correlated with the results of other gates and extrapolated to other objects of the Belgrade Fortress. The structural properties of limestone control the dynamics of consolidant absorption and changes in the pore network of the substrate. Recohesion of grains was achieved with all consolidants, but at different intensities. Alkoxysilanes initiate a more intense change in physical and mechanical properties, further reducing compatibility with the tested limestones, while carbonate consolidants are compatible with the substrate, but with small deposition depths. Regulation of evaporation rate and repetition of application cycle have an impact on the effectiveness of carbonate consolidants.

krečnjaci, forme i intenziteti degradacije, fizičko-hemijsko raspadanje, konsolidacija, nano-kreč, Ca-acetoacetat, alkoksisilani, Mračna kapija

limestone, weathering forms and intensities, physicochemical degradation, consolidation, nano-lime, Ca-acetoacetate, alkoxysilanes, Dark Gate

7.025:552.541(043.3)

Tekst