ارزیابی شیوه‌های تمیزکاری نمای ساختمان تاریخی بانک یونان در مرکز آتن

چکیده

کلمات کلیدی

1)مقدمه

شکل ۱. نمای کلی ساختمان

شکل ۲. مشاهدات میکروسکوپی نوری. (الف) سنگ متخلخل (۲۰×). کانی اصلی کلسیت، توده میکریتیک ترک‌خورده است. رنگ آن را می‌توان به وجود فازهای آهندار اکسیدشده نسبت داد. (ب) مرمر خاکستری (۲۰×). بافت متراکم و به شکل کریستال‌های نامنظم است.

شکل ۳. طیف‌های پراش اشعه ایکس. سنگ متخلخل. عنصر اصلی کلسیت CaCO3 است (۵-۵۸۶). کانی‌های آرگیلیک CaAl2Si4O12 (۱۵-۱۶۰) مشهودند.

2)مطالعه تشخیصی 

3)مواد و روش‌های تمیزکاری

شکل ۴. طیف‌های مادون قرمز مرمر سفید (الف) و سنگ متخلخل (ب)

شکل ۵. میکروسکوپی فیبر نوری. (۱) سنگ متخلخل: ماده ریزبلورین ناهمگن با بلورهای نمک و رسوب (۲۰۰×) و (ب) رسوبات متبلور و شوره‌های نمک (۱۰۰×). (۲) مرمر: (الف) رسوبات سیاه انتخابی هیدروکربن که بطور ویژه در ترک‌ها جمع شده‌اند (۲۰۰×)، (ب) رسوبات سیاه و شوره‌های سفید نمک. رسوبات بطور گزینشی در حفره‌ها، ترک‌ها و بطور کلی در بی‌نظمی‌های کم عمق سطحی جمع شده‌اند (۵۰×) و (ث) تخریب مکانیکی شدید (ترک‌ها، انفصالات و حفره‌ها) به عنوان زیرلایه فعال برای آغاز هوازدگی (۱۰۰×).

4)کاربردهای مقدماتی – ارزیابی در محل

۴.۱ نتایج و تشریح مطالب

جدول ۱. نتایج FTIR در سطوح هوازده مرمر سفید و سنگ متخلخلآ

۴.۱.۱ مرمر سفید

۴.۱.۲ مرمر خاکستری

۴.۱.۳ سطح سنگ متخلخل

شکل ۶. مرمر سفید نمای اصلی. (الف) تمیزکاری با اختلاط سپیولیت و EDTA ۳ درصدی به مدت ۱۰ دقیقه. (ب) و (ث) گرافیک‌ها در نمای اصلی پوشیده شده با رنگ. جداکننده برای جداسازی رنگ استفاده شد، اما گرافیک‌ها باقی ماندند؛ در این ناحیه از روش میکروبلستینگ استفاده شد.

شکل ۷. مرمر خاکستری: (الف) سطح صاف. تمیزکاری با اختلاط سپیولیت و آمونیوم کربنات ۱۵ درصدی و (ب) سطح زبر. زمانی که سایر روش‌ها نتیجه‌بخش نبودند، میکروبلستینگ استفاده شد.

۵) نتیجه‌گیری

شکل ۸. سنگ متخلخل: (الف) سطح پس از تمیزکاری با اختلاط سپیولیت و آمونیوم کربنات ۱۵ درصدی، (ب) آزمایش با اختلاط سپیولیت و EDTA (۳٪) در تصویر وسط و اختلاط سپیولیت و آمونیوم کربنات ۱۵ درصدی. عملیات EDTA به دلیل نمایان کردن رگه‌های آهنی سنگ پذیرفته نشد که ناشی از ته‌رنگ قرمزگونه سطح بود و (ث) روش میکروبلستینگ نتواست سطح را بصورت همگن تمیز کند حتی زمانی که توسط فرد باتجربه اجرا شد.

شکل ۹. پردازش تصویر دیجیتالی بهترین روش تمیزکاری را نشان می‌دهد. بخش چپ با روش میکروبلستینگ تمیزکاری شده است (شکل ۸ ث را نیز ببینید)، اما بخش راست با اختلاط سپیولیت و آمونیوم کربنات ۱۵ درصدی تمیزکاری شده است. برتری روش اختلاط مشهود است.

نمای ساختمان تاریخی بانک یونان، که بیشتر از سنگ متخلخل، مرمر خاکستری و مرمر پنتلیک سفید تشکیل شده است، در مرکز آتن در معرض آلودگی شدید هوا است. برای این منظور، پیش از اجرای شیوه‌های تمیزکاری، مطالعه‌ای تشخیصی برای ارزیابی هوازدگی انجام گرفت. پدیده هوازدگی عمدتاً به شکل رسوبات تیره، پوسته‌های نمک و رسوبات روغنی ناشی از آلودگی شدید جوّ شهر در اثر ترافیک رخ می‌دهد. تمیزکاری نادرست سابق با آبپاش تحت فشار سبب جداشدن ذرات و شکافتگی شد که سایش مکانیکی سطوح تشخیص داده شد. در این مطالعه، تحقیقات اولیه با هدف ارزیابی مناسب‌ترین روش تمیزکاری انجام شد. در نتیجه، چندین شیوه تمیزکاری در آزمایشگاه و در محل به منظور ارزیابی روش‌ها و محصولات بکاررفته برای تمیزکاری نما اجرا شد. هر دو شیوه تمیزکاری شیمیایی و فیزیکی برای بررسی اثر گزینشی‌شان انتخاب و استفاده شدند: برای اثر حلال از آب و سپیولیت، برای اثر تبادل از آمونیوم بی کربنات، برای اثر کی‌لیت‌ساز شیمیایی از EDTA و برای اثر فیزیکی از روش میکروبلستینگ استفاده شد. ارزیابی غیرمخرب درجا از طریق میکروسکوپی فیبر نوری انجام شد تا آثار متقابل هر روش تمیزکاری نسبت به سطوح اولیه ارزیابی شود. همچنین، ازروش پردازش تصویر دیجیتالی برای ارزیابی اثربخشی هر روش تمیزکاری استفاده شد.

فرایندهای فیزیکی - شیمیایی متعددی بر روی سطوح ساختمان‌های تاریخی رخ می‌دهد که پوسته‌های مختلفی که ناشی از نوع حملات محیطی (جو صنعتی و دریایی، انواع مختلف ذرات معلق و غیره) و نوع سطح درتماس هستند، ایجاد می‌کنند. در محیط آلوده، معمولاً دو نوع پوسته بر روی سنگ‌های آهکی تشکیل می‌شود؛ پوسته‌های «سفید» و «سیاه». پوسته‌های سفید به واسطه انحلال کلسیت و رسوب‌گذاری گچ در سطوح در معرض شستشو تشکیل می‌شوند [۱] که رسوبات و فرآورده‌های انحلال را جدا می‌کنند [۲]. از طرفی دیگر، پوسته‌های سیاه به واسطه تشکیل گچ برروی سطوح دور از آب و در معرض حمله اتمسفر آلوده به SO2 تشکیل می‌شوند. در نواحی حفاظت‌شده در برابر شستشوی شدید، SO2 و بخار آب یا آب باران به واسطه منافذ با سرعت بالایی به سمت سطح مشترک کلسیم کربنات و گچ پراکنده می‌شوند. در نتیجه، باید لایه‌های غشایی متخلخل گچ در محل سطح مشترک آنها تشکیل شود. باافزایش ضخامت گچ، تعداد و طول منافذ به جهت حجم مولکولی بیشتر گچ در مقایسه با کلسیم کربنات کاهش می‌یابد و در نهایت، در ضخامت ۳۰ نانومتر گچ، دیگر هیچ منفذی به وجود نمی‌آید. سپس، پراکنش حالت جامد کلسیم به سمت محیط تعیین‌کننده سرعت می‌شود [۳]. تبدیل سنگ به گچ نه تنها با وجود SO2 گازی همراه است، بلکه با گوگرد درون ذرات کربناتی پسماند حاصل از احتراق سوخت‌های فسیلی، که برای گرمایش خانگی مصرف می‌شوند، نیز همراه است [۴]. در سطوح هوازده، نرخ بالای جذب مواد ذره‌ای اتمسفری (اکسید آهن، اکسید آلومینیم، اکسید سیلیسیم، کربن وغیره) قابل مشاهده است [۵-۷]. ذرات سیلیکات در اثر، بطور مثال، سوختن زغال سنگ ساطع و در سطوح بدون پوشش ته‌نشین می‌شوند [۱]. شکل ۱. نمای کلی ساختمان سطوح نمای ساختمان تاریخی بانک یونان در مرکز آتن به اشکال مختلف حاصل از دگرگونی در آمده است که تأثیر محیط شهری بسیار آلوده است. در نتیجه، عملیات تمیزکاری لازم باید در مقیاس مقدماتی طراحی و ارزیابی شوند تا عملیات به‌درستی صورت گیرد؛ بطور مثال، برای این منظور که آثار محیطی منفی روی سطوح دگرگون شده در محدوده دگرگونی سطحی قابل قبول رفع شود. تمیزکاری سطوح سنگی به دلیل دشواری تعیین پارامترهای عینی جهت ارزیابی تأثیر عوامل بر سطوح فرایند دشواری است [۸]. تأثیر عوامل بر سطوح همواره با شرایط فیزیکی - شیمیایی جدید مواد متناظر است که ممکن است در پی تمیزکاری بهتر یا بدتر شود. در هر حال، تمیزکاری سطوح سنگی نباید خواص فیزیکی - شیمیایی مواد را تغییر دهد [۹]. عملیات تمیزکاری نه تنها روی لایه پوسیدگی سنگ، که جتی روی لایه‌های داخلی سالم آن نیز انجام می‌گیرد. بنابراین، انجام تحقیقات مقدماتی جهت شرح تغییرات سطح پرداخت‌شده براساس معیارهای اتخاذشده و با هدف کاهش آثار متقابل شیمیایی، فیزیکی، بافتاری و کروماتیک پیشنهاد می‌شود [۱۰]. در این پژوهش، مشاهدات فیزیکی، که با تغییرات مورفولوژیکی و رنگ سطح در ارتباطند، بررسی شدند. شیوه‌های تمیزکاری از طریق تکنیک‌های غیرمخرب که برای اولین بار برای این منظور به کار رفتند در محل ارزیابی شدند. میکروسکوپی فیبر نوری بررسی مورفولوژیکی سطح را انجام می‌دهد تا آثار متقابل ارزیابی شوند و روش پردازش تصویر دیجیتالی برای بررسی اثربخشی تمیزکاری مواد مختلف و تکنیک‌های بکاررفته انجام می‌شود. این مطاله برروی سطوح سنگی ساختمان بانک یونان (شکل ۱)، که در مرکز آتن قرار دارد، انجام شد. مطالعه تشخیصی [۱۱] ابتدا انجام شد و کاربردهای مقدماتی پس از آن [۱۲] براساس نتایج مطالعه تشخیص صورت گرفت. تحقیقات پیشین [۱۳-۱۹] و ملاحظات اجرایی به انتخاب روش تمیزکاری شیمیایی و فیزیکی به عنوان عملیات‌های آزمایش‌شده از نظر اثر گزینشی پرداختند: از آب و سپیولیت برای اثر حلال [۲۰]، از آمونیوم بی کربنات برای اثر تبادل [۲۱]، از EDTA برای اثر کی‌لیت‌ساز شیمیایی [۲۲-۲۴] و از میکروبلستینگ برای اثر فیزیکی استفاده شد. استفاده از سپیولیت یا بطور کلی رس‌های جاذب در جداسازی نمک از سنگ در مقایسه با استفاده مستقیم از محلول‌های آبدار اثربخش‌تر بود. عیب استفاده از سپیولیت ضرورت تکرار بیش از یکبار عملیات و افزایش زمان تمیزکاری است. آمونیوم بی کربنات گچ را مجدد به کلسیم کربنات و آمونیوم سولفات تبدیل می‌کند که بسیار انحلال‌پذیر است. کلسیم کربنات تشکیل شده پودری غیرچسبنده سفیدرنگ است و به‌راحتی با شستشوهای بعدی از سطح جدا می‌شود. به لحاظ تئوری، درصورتی که بتوان فرایند تشکیل مجدد کلسیم کربنات را فعال کرد، فرایند مثبتی محسوب می‌شود [۲۵]. به‌خوبی پیداست که فرایند تمیزکاری شامل مراحل متوالی مختلف و اغلب ترکیبی از چند روش است.