Podcast na Konzervace a restaurování kulturního dědictví

Kapitoly

Příběh jedné sochy

Co je to konsolidace?

Kouzlo organokřemičitanů

Jak poznáme, že to funguje?

Případ soch ze zámku Veltrusy

Další metody a co sledovat

Shrnutí

Přepis

Ondřej: Představte si starou pískovcovou sochu v zámeckém parku. Desítky let stála v dešti, mrazu i slunci. Teď se jí ale z tváře drolí jemný písek a na rtech, které se kdysi usmívaly, se objevují praskliny. Zdá se, že se pomalu, zrnko po zrnku, rozpadá v prach. Co s tím? Posloucháte Studyfi Podcast.

Tereza: Přesně takový pohled je noční můrou každého restaurátora, Ondřeji. A zároveň je to dokonalý začátek našeho dnešního tématu, kterým je konsolidace.

Ondřej: Konsolidace. To zní hodně odborně. Můžeme to přeložit do lidštiny? Jako… lepení kamene dohromady?

Tereza: V podstatě ano, je to takové velmi sofistikované lepení. Cílem konsolidace je obnovit soudržnost, neboli kohezi, materiálu, který ztratil svou pevnost. Snažíme se mu vrátit jeho původní mechanické vlastnosti.

Ondřej: Takže když se materiál začne drolit, jako ten písek ze sochy, konsolidace ho v podstatě scelí zevnitř?

Tereza: Přesně tak. Představ si to jako houbu. Původně byla pevná, ale teď je stará a drolí se. My do ní vpustíme speciální látku, která vyplní ty mikroskopické mezery a po vytvrzení všechno zase spojí dohromady. Vrátí jí tu ztracenou sílu.

Ondřej: Takže nejde jen o povrchové „přelepení“? Jdeme do hloubky?

Tereza: Ano, to je klíčové. Tomu se říká strukturální konsolidace. Chceme zpevnit materiál v celém jeho poškozeném objemu. Ale konsolidace může znamenat i fixáž, třeba když se odlupuje barevná vrstva na malbě, nebo injektáž, když vyplňujeme větší praskliny a dutiny.

Ondřej: Dobře, takže chápeme cíl – zachránit rozpadající se materiál. Ale jaké vlastnosti by měl mít takový ideální zpevňovací prostředek? Nemůže to být jen tak nějaké lepidlo z hobby marketu, že?

Tereza: To rozhodně ne. Požadavků je celá řada. Ten ideální konsolidant by měl být především extrémně stabilní a odolný vůči stárnutí. Nechceme, aby se za pár let rozpadl a napáchal víc škody než užitku.

Ondřej: To dává smysl. Co dál?

Tereza: Musí proniknout dostatečně hluboko do materiálu. Měl by se chovat inertně, tedy chemicky nereagovat s původním materiálem. A po vytvrzení by se fyzikální vlastnosti kamene měly co nejvíce podobat těm původním.

Ondřej: Co to znamená v praxi?

Tereza: Třeba pórovitost a propustnost pro vodní páru. Kámen musí dýchat. Kdybychom ho uzavřeli neprodyšnou vrstvou, vlhkost by se pod ní hromadila a způsobila by ještě rychlejší destrukci. Je to jako obléct si pláštěnku v parném létě – zvenku jsi v suchu, ale zevnitř se koupeš ve vlastním potu.

Ondřej: Velmi názorné! Takže kámen by se po konsolidaci taky „zapotil“. A co vzhled? Nesmí to být vidět, že?

Tereza: Přesně. Nesmí změnit barvu ani lesk materiálu. Ideální zásah je ten, který není vidět. A v neposlední řadě, neměl by vytvářet žádné škodlivé vedlejší produkty. Je to takový tichý superhrdina, který přijde, udělá svou práci a beze stopy zmizí.

Ondřej: Hledáme tedy neviditelného, stabilního, prodyšného a chemicky neutrálního superhrdinu. Kde takového seženeme?

Tereza: V laboratoři. Nejčastěji se dnes používají takzvané organokřemičité zpevňovací prostředky. Konkrétně estery kyseliny křemičité, nejznámější je asi tetraetoxysilan, zkráceně TEOS.

Ondřej: T-E-O-S. Dobře. A co to umí? Jak to funguje?

Tereza: Je to tekutina s velmi malými molekulami, která má nízkou viskozitu. Díky tomu dokáže proniknout hluboko do porézní struktury kamene. A tam se stane to kouzlo.

Ondřej: Kouzlo? Jsem napjatý!

Tereza: Za přítomnosti vlhkosti, i té vzdušné, začne chemická reakce. Říká se jí hydrolýza a kondenzace. Zjednodušeně řečeno, ta tekutina se začne měnit na pevnou látku – na křemičitý gel. Je to v podstatě amorfní, sklovitá forma oxidu křemičitého, tedy stejné chemické podstaty jako má třeba křemen v pískovci.

Ondřej: Takže my do kamene vpravíme tekutinu, která se uvnitř promění zpátky na „kámen“ a spojí všechna uvolněná zrnka dohromady? Jako bychom tam postavili mikroskopické lešení.

Tereza: Přesně tak! Vytvoří se pevná síť, která zpevní celou strukturu, ale zároveň neucpe póry. Zachová tu důležitou prodyšnost. A protože vedlejším produktem reakce je jen neškodný alkohol, který se odpaří, je to velmi čistý proces.

Ondřej: To zní geniálně. Existují různé typy toho gelu?

Tereza: Ano, mluvíme o „klasickém“ gelu, který je velmi tvrdý a křehký, a pak o takzvaném „elastifikovaném“ gelu. Ten je o něco pružnější, což může být pro některé materiály výhodnější, protože lépe snáší drobné objemové změny třeba při kolísání teploty a vlhkosti.

Ondřej: Dobře, provedli jsme konsolidaci. Socha teď vypadá… no, asi stejně jako předtím, protože zásah nemá být vidět. Jak tedy zjistíme, jestli byl úspěšný? Jak změříme, že je kámen opravdu pevnější?

Tereza: To je skvělá otázka. Úspěšnost hodnotíme ze dvou hlavních pohledů. Za prvé, jak moc jsme obnovili mechanické vlastnosti – tedy to, jak moc jsme materiál zpevnili. A za druhé, jaké jsou dlouhodobé účinky a rizika. Jestli jsme nezměnili něco, co jsme nechtěli.

Ondřej: A jak to měříme? Chodíme k soše a klepeme na ni kladívkem?

Tereza: To by byla poněkud… destruktivní metoda. Ale v principu jsi to trefil. Metody máme destruktivní, kdy musíme odebrat vzorek, a nedestruktivní, kdy měříme přímo na objektu bez jeho poškození.

Ondřej: Nedestruktivní zní lépe. Jaké to jsou?

Tereza: Velmi populární je ultrazvuková metoda. Funguje to podobně jako u lékaře. Na jedné straně kamene máme zdroj signálu a na druhé přijímač. Měříme, jak dlouho trvá ultrazvukové vlně projít danou vzdáleností.

Ondřej: A co nám to řekne?

Tereza: Vzpomeň si na fyziku. Rychlost se rovná dráha děleno čas. Změříme dráhu, změříme čas a vypočítáme rychlost. A platí jednoduché pravidlo: čím je materiál pevnější a kompaktnější, tím rychleji se v něm ultrazvuk šíří.

Ondřej: Takže ve zdravém kameni bude vlna svištět jako rychlovlak, zatímco v narušeném se bude ploužit jako šnek?

Tereza: Přesně tak. Pro představu, ve vzduchu se ultrazvuk šíří rychlostí asi 0,3 kilometru za sekundu. Ve vodě 1,5. V pevném mramoru to může být i 5 až 7 kilometrů za sekundu. V poškozeném pískovci to může klesnout pod 2 km/s.

Ondřej: Aha! Takže změříme rychlost před konsolidací a po ní. A pokud se rychlost výrazně zvýší, máme důkaz, že zpevnění zafungovalo.

Tereza: Bingo! Je to elegantní a nedestruktivní způsob, jak ověřit účinek zásahu, a to i do hloubky.

Ondřej: Máš nějaký konkrétní příklad z praxe, kde se tohle použilo?

Tereza: Samozřejmě. Krásným příkladem je průzkum soch na čestném nádvoří zámku Veltrusy. Jsou to pískovcové sochy z 18. století, které byly ve velmi špatném stavu – povrch korodoval, drolil se, prostě typický pacient pro konsolidaci.

Ondřej: A co se s nimi stalo?

Tereza: V rámci restaurování byly sochy vakuově konsolidovány. To znamená, že byly umístěny do vakuové komory, ze které se odsál vzduch, a následně se napustily zpevňujícím prostředkem na bázi esterů kyseliny křemičité. Tím se zajistilo, že konsolidant pronikl opravdu hluboko.

Ondřej: A pak přišel na řadu ultrazvuk?

Tereza: Přesně tak. Na několika vybraných sochách se měřila rychlost ultrazvuku před zásahem a po něm. Na každé soše bylo třeba 25 až 30 měřících bodů v různých hloubkách, aby se získal kompletní obraz.

Ondřej: A výsledky? Potvrdilo se to, co jsme si říkali?

Tereza: Jednoznačně. Před konsolidací byly naměřené rychlosti poměrně nízké, což odpovídalo poškozenému a méně pevnému pískovci. Po konsolidaci se průměrná rychlost na všech sochách zvýšila o neuvěřitelných 40 až 50 procent!

Ondřej: Páni, to je obrovský skok!

Tereza: Je to tak. A měření v různých hloubkách navíc ukázalo, že konsolidant pronikl minimálně 15 až 20 centimetrů hluboko a zpevnění bylo rovnoměrné v celém tomto profilu. Takže to nebyla jen povrchová záležitost. Mise splněna.

Ondřej: Ultrazvuk je tedy super. Existují ještě jiné metody, jak kontrolovat pevnost?

Tereza: Ano, například měření odporu vůči vrtání. Je to taková mikrodestruktivní metoda. Používá se speciální vrtačka, která vrtá s konstantními otáčkami a konstantním přítlakem. Měří se rychlost, jakou se vrták posouvá do materiálu.

Ondřej: Takže do másla zajede rychleji než do betonu. Chápu.

Tereza: V podstatě ano. Čím je materiál měkčí a méně pevný, tím rychleji vrták postupuje. Získáme tak detailní pevnostní profil v daném místě. Můžeme tak přesně vidět, kde je poškozená krusta a kde pod ní začíná zdravé jádro.

Ondřej: A po konsolidaci by se měl vrták posouvat výrazně pomaleji.

Tereza: Přesně. Dále se samozřejmě sleduje, jak hluboko konsolidant pronikl, což se dá zjistit mikroskopicky na odebraném vzorku, nebo někdy i vizuálně pomocí speciálních indikátorů.

Ondřej: A kromě pevnosti… Sledujeme i ty další vlastnosti, které jsi zmiňovala? Tu prodyšnost, nasákavost…?

Tereza: Rozhodně. To je ta druhá, neméně důležitá část hodnocení. Na testovacích vzorcích se zkoumá, jak se změnila nasákavost vodou, jak se materiál chová při zmrazovacích cyklech, jak odolává solím, jestli se nezměnila jeho tepelná a vlhkostní roztažnost…

Ondřej: To je neuvěřitelné množství věcí, na které se musí myslet. Člověk by si řekl, že prostě jenom něco natře a je hotovo.

Tereza: Kéž by to bylo tak jednoduché. Ale právě v té komplexnosti je krása restaurování. Je to spojení historie, umění, chemie a fyziky. Každý objekt je jedinečná výzva.

Ondřej: Tak pojďme si to na závěr shrnout. Konsolidace je proces, kterým vracíme poškozeným materiálům, jako je kámen nebo omítka, jejich původní pevnost a soudržnost.

Tereza: Přesně tak. Cílem je zpevnit materiál zevnitř, aniž bychom negativně ovlivnili jeho vzhled nebo klíčové fyzikální vlastnosti, jako je prodyšnost pro vodní páru.

Ondřej: K tomu se nejčastěji používají organokřemičité prostředky, které v materiálu vytvoří pevný křemičitý gel. Takové mikroskopické lešení, které vše drží pohromadě.

Tereza: A úspěšnost takového zásahu ověřujeme celou řadou metod, z nichž nejšetrnější a velmi výmluvná je nedestruktivní ultrazvuková metoda, která měří rychlost šíření vln materiálem.

Ondřej: Takže až příště uvidíte nějakou starou, ale krásně zachovalou sochu, možná za to vděčí právě neviditelnému superhrdinovi jménem konsolidace.

Tereza: Přesně tak. Zachraňuje naše dědictví pro další generace, zrnko po zrnku.

Ondřej: Terezo, moc děkuji za skvěle vysvětlené téma. A vám, milí posluchači, děkujeme za pozornost a těšíme se na příště.

Tereza: Na slyšenou!