Podcast o Konserwacja i Restauracja Dziedzictwa Kulturowego

Přepis

Ondřej: Wyobraź sobie starą piaskowcową rzeźbę w zamkowym parku. Przez dziesiątki lat stała w deszczu, mrozie i słońcu. Teraz jednak z jej twarzy kruszy się drobny piasek, a na ustach, które kiedyś się uśmiechały, pojawiają się pęknięcia. Wygląda na to, że powoli, ziarnko po ziarnku, rozpada się w proch. Co z tym zrobić? Słuchacie StudyFi Podcast.

Tereza: Dokładnie taki widok to koszmar każdego konserwatora, Ondrzeju. A jednocześnie to idealny początek naszego dzisiejszego tematu, którym jest konsolidacja.

Ondřej: Konsolidacja. Brzmi bardzo fachowo. Możemy to przetłumaczyć na ludzki język? Tak jakby… klejenie kamienia w całość?

Tereza: W zasadzie tak, to takie bardzo wyrafinowane klejenie. Celem konsolidacji jest przywrócenie spójności, czyli kohezji, materiałowi, który stracił swoją wytrzymałość. Staramy się przywrócić mu jego pierwotne właściwości mechaniczne.

Ondřej: Czyli kiedy materiał zaczyna się kruszyć, jak ten piasek z rzeźby, konsolidacja w zasadzie scala go od środka?

Tereza: Dokładnie tak. Wyobraź sobie to jak gąbkę. Pierwotnie była zwarta, ale teraz jest stara i się kruszy. My wprowadzamy do niej specjalną substancję, która wypełnia te mikroskopijne szczeliny i po utwardzeniu wszystko znowu łączy w całość. Przywraca jej tę utraconą siłę.

Ondřej: Czyli nie chodzi tylko o takie powierzchniowe „sklejenie”? Wchodzimy w głąb?

Tereza: Tak, to jest kluczowe. To się nazywa konsolidacja strukturalna. Chcemy wzmocnić materiał w całej jego uszkodzonej objętości. Ale konsolidacja może też oznaczać fiksację, na przykład gdy odspaja się warstwa malarska na obrazie, albo iniekcję, gdy wypełniamy większe pęknięcia i ubytki.

Ondřej: Dobrze, czyli rozumiemy cel – uratować rozpadający się materiał. Ale jakie właściwości powinien mieć taki idealny środek wzmacniający? To nie może być po prostu jakiś klej z marketu budowlanego, prawda?

Tereza: Zdecydowanie nie. Wymogów jest cała masa. Ten idealny konsolidant powinien być przede wszystkim ekstremalnie stabilny i odporny na starzenie. Nie chcemy, żeby za parę lat się rozpadł i narobił więcej szkód niż pożytku.

Ondřej: To ma sens. Co dalej?

Tereza: Musi wniknąć wystarczająco głęboko w materiał. Powinien zachowywać się obojętnie, czyli chemicznie nie reagować z pierwotnym materiałem. A po utwardzeniu właściwości fizyczne kamienia powinny jak najbardziej przypominać te pierwotne.

Ondřej: Co to oznacza w praktyce?

Tereza: Na przykład porowatość i przepuszczalność dla pary wodnej. Kamień musi oddychać. Gdybyśmy zamknęli go nieprzepuszczalną warstwą, wilgoć gromadziłaby się pod nią i spowodowałaby jeszcze szybszą destrukcję. To tak jakbyś założył płaszcz przeciwdeszczowy w upalne lato – z zewnątrz jesteś suchy, ale od środka kąpiesz się we własnym pocie.

Ondřej: Bardzo obrazowe! Czyli kamień po konsolidacji też by się „spocił”. A co wygląd? Nie może być widać, prawda?

Tereza: Dokładnie. Nie może zmieniać koloru ani połysku materiału. Idealna interwencja to ta, której nie widać. I wreszcie, nie powinien tworzyć żadnych szkodliwych produktów ubocznych. To taki cichy superbohater, który przychodzi, wykonuje swoją pracę i znika bez śladu.

Ondřej: Szukamy więc niewidzialnego, stabilnego, oddychającego i chemicznie neutralnego superbohatera. Gdzie takiego znajdziemy?

Tereza: W laboratorium. Najczęściej dziś stosuje się tak zwane krzemoorganiczne środki wzmacniające. Konkretnie estry kwasu krzemowego, najbardziej znany to chyba tetraetoksysilan, w skrócie TEOS.

Ondřej: T-E-O-S. Dobrze. A co to potrafi? Jak to działa?

Tereza: To ciecz o bardzo małych cząsteczkach, która ma niską lepkość. Dzięki temu potrafi wniknąć głęboko w porowatą strukturę kamienia. I tam dzieje się magia.

Ondřej: Magia? Jestem ciekaw!

Tereza: W obecności wilgoci, nawet tej z powietrza, zaczyna się reakcja chemiczna. Nazywa się ją hydrolizą i kondensacją. Upraszczając, ta ciecz zaczyna zmieniać się w substancję stałą – w żel krzemionkowy. To w zasadzie amorficzna, szklista forma dwutlenku krzemu, czyli o tej samej chemicznej naturze, co na przykład kwarc w piaskowcu.

Ondřej: Czyli wprowadzamy do kamienia ciecz, która w środku zmienia się z powrotem w „kamień” i łączy wszystkie luźne ziarnka w całość? Jakbyśmy zbudowali tam mikroskopijne rusztowanie.

Tereza: Dokładnie tak! Tworzy się mocna sieć, która wzmacnia całą strukturę, ale jednocześnie nie zatyka porów. Zachowuje tę ważną przepuszczalność. A ponieważ produktem ubocznym reakcji jest tylko nieszkodliwy alkohol, który odparowuje, jest to bardzo czysty proces.

Ondřej: To brzmi genialnie. Czy istnieją różne typy tego żelu?

Tereza: Tak, mówimy o „klasycznym” żelu, który jest bardzo twardy i kruchy, a potem o tak zwanym żelu „elastyfikowanym”. Ten jest nieco bardziej elastyczny, co może być korzystniejsze dla niektórych materiałów, ponieważ lepiej znosi drobne zmiany objętości, na przykład przy wahaniach temperatury i wilgotności.

Ondřej: Dobrze, przeprowadziliśmy konsolidację. Rzeźba teraz wygląda… no, pewnie tak samo jak wcześniej, bo interwencja nie ma być widoczna. Jak więc sprawdzimy, czy była udana? Jak zmierzymy, że kamień jest naprawdę mocniejszy?

Tereza: To świetne pytanie. Skuteczność oceniamy z dwóch głównych perspektyw. Po pierwsze, na ile przywróciliśmy właściwości mechaniczne – czyli na ile wzmocniliśmy materiał. A po drugie, jakie są długoterminowe skutki i ryzyka. Czy nie zmieniliśmy czegoś, czego nie chcieliśmy.

Ondřej: A jak to mierzymy? Chodzimy do rzeźby i pukamy w nią młotkiem?

Tereza: To byłaby nieco… destrukcyjna metoda. Ale w zasadzie trafiłeś w sedno. Mamy metody destrukcyjne, kiedy musimy pobrać próbkę, i niedestrukcyjne, kiedy mierzymy bezpośrednio na obiekcie bez jego uszkodzenia.

Ondřej: Niedestrukcyjne brzmią lepiej. Jakie to są?

Tereza: Bardzo popularna jest metoda ultradźwiękowa. Działa to podobnie jak u lekarza. Po jednej stronie kamienia mamy źródło sygnału, a po drugiej odbiornik. Mierzymy, ile czasu zajmuje fali ultradźwiękowej pokonanie danej odległości.

Ondřej: A co nam to powie?

Tereza: Przypomnij sobie fizykę. Prędkość równa się droga podzielona przez czas. Mierzymy drogę, mierzymy czas i obliczamy prędkość. I obowiązuje prosta zasada: im materiał jest twardszy i bardziej zwarty, tym szybciej rozchodzi się w nim ultradźwięk.

Ondřej: Czyli w zdrowym kamieniu fala będzie śmigać jak szybki pociąg, podczas gdy w naruszonym będzie wlec się jak ślimak?

Tereza: Dokładnie tak. Dla porównania, w powietrzu ultradźwięk rozchodzi się z prędkością około 0,3 kilometra na sekundę. W wodzie 1,5. W twardym marmurze może to być nawet 5 do 7 kilometrów na sekundę. W uszkodzonym piaskowcu może spaść poniżej 2 km/s.

Ondřej: Aha! Czyli mierzymy prędkość przed konsolidacją i po niej. A jeśli prędkość znacznie wzrośnie, mamy dowód, że wzmocnienie zadziałało.

Tereza: Bingo! To elegancki i niedestrukcyjny sposób na zweryfikowanie efektu interwencji, i to nawet w głąb.

Ondřej: Masz jakiś konkretny przykład z praktyki, gdzie to zastosowano?

Tereza: Oczywiście. Pięknym przykładem jest badanie rzeźb na dziedzińcu honorowym zamku Veltrusy. To piaskowcowe rzeźby z XVIII wieku, które były w bardzo złym stanie – powierzchnia korodowała, kruszyła się, po prostu typowy pacjent do konsolidacji.

Ondřej: A co się z nimi stało?

Tereza: W ramach prac konserwatorskich rzeźby zostały skonsolidowane próżniowo. To znaczy, że zostały umieszczone w komorze próżniowej, z której odessano powietrze, a następnie nasycono je środkiem wzmacniającym na bazie estrów kwasu krzemowego. To zapewniło, że konsolidant wniknął naprawdę głęboko.

Ondřej: A potem przyszła kolej na ultradźwięki?

Tereza: Dokładnie tak. Na kilku wybranych rzeźbach mierzono prędkość ultradźwięków przed interwencją i po niej. Na każdej rzeźbie było potrzebnych 25 do 30 punktów pomiarowych na różnych głębokościach, aby uzyskać pełny obraz.

Ondřej: A wyniki? Potwierdziło się to, o czym rozmawialiśmy?

Tereza: Jednoznacznie. Przed konsolidacją zmierzone prędkości były stosunkowo niskie, co odpowiadało uszkodzonemu i mniej twardemu piaskowcowi. Po konsolidacji średnia prędkość na wszystkich rzeźbach wzrosła o niewiarygodne 40 do 50 procent!

Ondřej: Wow, to ogromny skok!

Tereza: Dokładnie tak. A pomiary na różnych głębokościach dodatkowo pokazały, że konsolidant wniknął na co najmniej 15 do 20 centymetrów w głąb, a wzmocnienie było równomierne w całym tym profilu. Więc to nie była tylko sprawa powierzchniowa. Misja zakończona sukcesem.

Ondřej: Ultradźwięki są więc super. Czy istnieją jeszcze inne metody kontroli wytrzymałości?

Tereza: Tak, na przykład pomiar oporu wiercenia. To taka mikrodestrukcyjna metoda. Używa się specjalnej wiertarki, która wierci ze stałymi obrotami i stałym naciskiem. Mierzy się prędkość, z jaką wiertło zagłębia się w materiał.

Ondřej: Czyli w masło wchodzi szybciej niż w beton. Rozumiem.

Tereza: W zasadzie tak. Im materiał jest bardziej miękki i mniej wytrzymały, tym szybciej wiertło postępuje. Uzyskujemy w ten sposób szczegółowy profil wytrzymałościowy w danym miejscu. Możemy więc dokładnie zobaczyć, gdzie jest uszkodzona skorupa, a gdzie pod nią zaczyna się zdrowe jądro.

Ondřej: A po konsolidacji wiertło powinno zagłębiać się znacznie wolniej.

Tereza: Dokładnie. Dalej oczywiście śledzi się, jak głęboko konsolidant wniknął, co można sprawdzić mikroskopowo na pobranej próbce, albo czasem nawet wizualnie za pomocą specjalnych wskaźników.

Ondřej: A oprócz wytrzymałości… Śledzimy też te inne właściwości, o których wspominałaś? Tę przepuszczalność, nasiąkliwość…?

Tereza: Zdecydowanie. To jest ta druga, nie mniej ważna część oceny. Na próbkach testowych bada się, jak zmieniła się nasiąkliwość wodą, jak materiał zachowuje się podczas cykli zamrażania, jak opiera się solom, czy nie zmieniła się jego rozszerzalność cieplna i wilgotnościowa…

Ondřej: To niewiarygodna ilość rzeczy, o których trzeba pamiętać. Człowiek by pomyślał, że po prostu coś posmaruje i gotowe.

Tereza: Oby to było takie proste. Ale właśnie w tej złożoności tkwi piękno konserwacji. To połączenie historii, sztuki, chemii i fizyki. Każdy obiekt to unikalne wyzwanie.

Ondřej: No to podsumujmy to na koniec. Konsolidacja to proces, dzięki któremu przywracamy uszkodzonym materiałom, takim jak kamień czy tynk, ich pierwotną wytrzymałość i spójność.

Tereza: Dokładnie tak. Celem jest wzmocnienie materiału od środka, nie wpływając negatywnie na jego wygląd ani kluczowe właściwości fizyczne, takie jak przepuszczalność dla pary wodnej.

Ondřej: Do tego najczęściej używa się środków krzemoorganicznych, które w materiale tworzą stały żel krzemionkowy. Takie mikroskopijne rusztowanie, które wszystko trzyma w całości.

Tereza: A skuteczność takiej interwencji weryfikujemy za pomocą całej gamy metod, z których najdelikatniejszą i bardzo wymowną jest niedestrukcyjna metoda ultradźwiękowa, mierząca prędkość rozchodzenia się fal w materiale.

Ondřej: Więc następnym razem, gdy zobaczycie jakąś starą, ale pięknie zachowaną rzeźbę, być może zawdzięcza to właśnie niewidzialnemu superbohaterowi o imieniu konsolidacja.

Tereza: Dokładnie tak. Ratujemy nasze dziedzictwo dla kolejnych pokoleń, ziarnko po ziarnku.

Ondřej: Tereso, bardzo dziękuję za świetnie wyjaśniony temat. A Wam, drodzy słuchacze, dziękujemy za uwagę i do usłyszenia następnym razem.

Tereza: Do usłyszenia!