MANAGEMENTUL RESTAURĂRII ȘI VALORIFICĂRII [305348]

[anonimizat]

“Metodologie de verificare a [anonimizat]

a materialelor de construcții”

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

prof. univ. dr. Ana Emandi

MASTERAND: [anonimizat] (Fiat)

BUCUREȘTI

2017

CUPRINS

Pag.

Introducere

Cap. 1 [anonimizat] – principiu în intervențiile de restaurare

1.1 [anonimizat]. Prezentare generală și importanță

1.2 [anonimizat]. 2 [anonimizat] a [anonimizat]

a [anonimizat]

2.1 Prezentare a mortarelor istorice și a problematicilor lor

2.2 [anonimizat]

2.3 Elaborarea metodologiei

Concluzii

Bibliografia

Introducere

Protecția și punerea în valoare a [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat] a patrimoniului cultural și natural național este una din direcțiile principale de acțiune stabilite în Strategia Națională pentru Dezvoltare Durabilă a României [1].

Din Patrimoniului Mondial UNESCO fac parte și o serie de obiective (monumente istorice sau locații) din România [2]:

biserici pictate din Moldova ([anonimizat], Moldovița, Sucevița);

biserici de lemn din Maramureș;

Mânastirea Hurezi;

sate cu biserici fortificate: Prejmer, Viscri, Saschiz (Transilvania);

cetăți din munții Orăștiei: Sarmizegetuza, [anonimizat];

Sighișoara – Centrul istoric etc.

[anonimizat], conducând la o [anonimizat] a patrimoniului construit. Se impun planuri de management eficiente care să înglobeze conservarea și protecția acestor monumente incluse în lista UNESCO și punerea în valoare a altor monumente istorice importante asigurând astfel o [anonimizat]-ne astfel responsabiltatea față de comunitatea națională și mondială.

[anonimizat], [anonimizat], centre istorice cât și așezări întregi (sate tradiționale).

[anonimizat], formează o [anonimizat], arheologic sau cultural. Aceste ansambluri omogene pot fi: [anonimizat], [anonimizat], ce impun activități de conservare/restaurare integrală [3].

Astfel se conturează restaurarea urbanistică în cadrul căreia restaurarea structurală și restaurarea finisajelor interioare/[anonimizat], ocupă un loc esențial.

[anonimizat], nivele de siguranță diferite și în continuă evoluție. Starea actuală a diferitelor categorii de construcții este diferită de la o construcție la alta. Diferențele sunt determinate în principal de calitatea realizării și de influența condițiilor de exploatare, în special datorită faptului că suprasolicitările determinate de efectele acțiunilor succesive conduc la epuizarea cumulativă a capacității de rezistență, durabilitate și funcționalitate [4].

De asemenea, neglijarea întreținerii și a reparațiilor efectuate la timp, schimbarea de mediu ambiant în urma dezvoltării industriilor, care au creat o poluare intensă, cutremurele de pământ repetate, dezvoltarea mijloacelor de transport prin sporirea greutăților, vibrațiilor, a gabaritelor și frecvenței de circulație, au agravat situația patrimoniului construit.

Tema abordată în lucrarea de disertație se încadrează în componenta tehnică a programului de master – MANAGEMENTUL RESTAURĂRII ȘI VALORIFICĂRII PATRIMONIULUI CULTURAL (MRVPC), privind fizica și chimia materialelor din artă și arheologie în contextul unui management eficace, util în lansarea, conducerea și finalizarea unor proiecte de conservare, restaurare, reabilitare și reconstrucție a patrimoniului național.

În prezent nu există proceduri comune, nici metodologii stabilite pentru colectarea, organizarea și prezentarea datelor care pot fi utilizate ca suport pentru luarea deciziilor în selecția strategiilor de renovare datorită problemelor în metodologie, intervențiilor incompatibile, problemelor în legislație, problemelor datorate nearmonizării codurilor naționale și eurocodurilor.

Scopul lucrării este de a elabora o metodologie de verificare a compatibilității fizico-mecanice dintre materialele de intervenție și materialele istorice, în cazul restaurării patrimoniului imobil.

Utilizarea tehnicilor științifice în conservarea/restaurarea patrimoniului național a avut o evoluție semnificativă în ultimele decade. O înțelegere a stării materialelor la nivel molecular poate furniza informații valoroase pentru conservatori/restauratori, abilitați să decidă asupra procesului de conservare/restaurare. În domeniul activității de conservare-restaurare scopul intervențiilor trebuie să aibă două ținte precise: conservarea pe mai departe a obiectivului restaurat și punerea sa în valoare, în contextul ansamblului, EVENTUALELE INTERVENȚII NOI SĂ NU DEVINĂ PREPONDERENTE, MUTILÂND VALORILE DE PATRIMONIU.

Orice recomandare și dezvoltare de strategie pentru a stabili liniile directoare pentru documentația monumentelor trebuie să fie conforme cu Directivele, standardele și politicile europene [5], aplicabile protejării și managementului patrimoniului, cu impact asupra documentației.

De asemenea, deasupra politicilor și directivelor, trebuie luate în considerare standardele specifice, elaborate de Comitetul Tehnic european CEN/TC 346 – Conservarea patrimoniului cultural.

Elaborarea unei metodologii este deosebit de importantă ținând cont de aspectele întâlnite în diferitele etape ale lucrărilor de restaurare și conservare.

Obiectivele specifice elaborării metodologiei sunt

stabilirea unui glosar de termeni

examinarea vizuală (descrierea situației, descrierea stării de degradare);

descrierea tipurilor de degradări care provoacă pierderea/diminuarea proprietăților fizico-mecanice a materialelor;

stabilirea gradului de degradare/deteriorare;

poziționarea în spațiu;

stabilirea compoziției conform perioadelor istorice;

determinarea proprietăților fizico – mecanice ale materialelor tradiționale;

metode de analiză;

diagnoza;

informații precise și corespunzătoare în studiile de diagnoză;

propuneri cu intervenții de materiale noi compatibile cu cele vechi;

studiu de compatibilitate fizico-chimică;

propunere de compoziție;

crearea unei metodologii de verificare a compatibilității fizico-mecanice dintre materialele de intervenție și materialele istorice;

elaborarea unor proceduri operaționale.

Cap. 1 – Compatibilitatea fizico-mecanică – principiu in intervențiile de restaurare

Intervenția în structurile patrimoniului, inplicând stabilizarea, repararea sau consolidarea (conservarea/restaurarea) trebuie să fie supusă la o serie de cerințe sau criterii orientate pentru a stabilii eficiența soluției împreună cu respectarea principiilor de conservare recunoscute. Aceste principii sunt stabilite în acte internaționale Carta de la Veneția (1964) [6] și în Recomadările ICOMONOS/ISCARSAH pentru Analiza și Restaurarea în Patrimoniul Arhitectural (ICOMOS/ISCARSAH, 2005) și în Anexa la Structuri de patrimoniu a ISO 13822 (ISO/TC96/SC 2, 2010) [7].

În Hotărârea de guvern nr. 1546/2003 privind normele de conservare și restaurare și restaurare a bunurilor culturale mobile [8] sunt enunțate principiile de bază în cursul procesului de restaurare:

păstrarea părților originale – principiul autenticității;

utilizarea unor materiale tradiționale similare cu cele originale, sau dacă nu este posibil, acestea să aibă proprietăți fizico-mecanice cât mai apropiate de cele originale – principiul compatibilității;

folosirea unor materiale reversibile, care pot fi îndepărtate ulterior – principiul reversibilității;

utilizarea unor materiale care au fost testate, experimentate în condiții controlate, atât în laborator cât și “in si-tu”.

De asemenea, conform metodologiei existente la nivel național M.P.025-04: Metodologie pentru evaluarea riscului și propunerile de intervenție necesare la structurile construcțiilor monumente istorice în cadrul lucrărilor de restaurare ale acestora, criteriile pe care trebuie să le îndeplinească intervențiile de conservare/restaurare [9] sunt prezentate în Tabelul 1.

Tabelul 1 – Criterii pe care trebuie să le îndeplinească lucrările de intervenții

Compatibilitatea fizico-mecanică. Prezentare generală și importanță

1.1.1 Degradarea construcțiilor cu statut de patrimoniu

– degradarea construcțiilor cu statut de patrimoniu (clădire sau monument arhitectural) reprezintă deteriorarea stării sale inițiale prin schimbare din punct de vedere estetic sau fizic;

– analiza degradărilor este complexă și interesantă, constituind o etapă esențială pentru stabilirea soluțiilor de intervenție;

– studiul factorilor care au condus la degradarea construcțiilor și implicațiile asupra suprafețelor degradate, furnizează informații esențiale necesare stabilirii modul de intervenție pentru repararea, consolidarea, reabilitarea sau recuperarea anasamblului;

– la descrierea degradărilor se evidențiază:

lipsa unor elemente componente (elemete de zidărie, elemente decorative, lemn);

existența fisurilor, exfolierilor, rosturilor descoperite;

modificarea fizică sau biologică a materialelor (modificări care implică reduceri ale rezistenței mecanice sau modificări de aspect datorate atacului microbiologic);

existența unor discontinuități de funcționare.

1.1.2. Factori de degradare

Cauzele degradării materialelor de construcții pot fi intrinseci sau extrinseci:

cauzele intrinseci conduc la o degradare provocată de proprietățiile interne ale materialelor (proprietățiile fizice, chimice, biologie). Se produc din cauze naturale sau induse.

cauzele extrinseci se referă la degradările provocate de factorii naturali externi sau antropici (datorită acțiunii omului): poluarea atmosferică, sărurile solubile, umiditatea de capilaritate, ciclurile îngheț-dezgheț, variațiile de mediu, infiltrații etc.

Factorii de degradare pot fi grupați în general conform Tabelului 2:

Tabelul 2 – Clasificarea factorilor de degradare

1.1.3 Riscuri

Riscurile care pot interveni pot fi naturale sau antropice [2] sunt prezentate în Tabelul 3:

Tabelul 3 – Clasificarea riscurilor

Riscurile naturale și cele antropice se pot cumula întru-un risc major al degradării determinând intervenții obligatorii privind reabilitarea structurală și a finisajelor clădirilor istorice.

Degradarea clădirilor, în special a structurii de rezistență a acestora, este un fenomen complex, care se desfășoară pe parcursul mai multor etape, în funcție de materialele utilizate și tehnicile de execuție specifice perioadei în care s-a construit și poate fi evaluată corespunzător de către o echipă multidisciplinară de specialiști (istorici, arhitecți, ingineri, conservatori, restauratori).

Majoritatea degradărilor apar în special în zonele supuse unor sarcini suplimentare, datorită scăderii caracteristicilor mecanice, îmbătrânirii naturale a materialelor, infiltrațiilor și migrării apei, expunerii la medii agresive etc.

Structura construcțiilor vechi este în general formată din zidărie realizată din elemente ceramice liate între ele cu mortare de zidărie pe bază de argilă. Aceste mortare de zidarie au o rezistența mecanică slabă și sunt sensibile la acțiunea apei [10].

De asemenea se poate vorbi și despre mortarele de tencuială sau de reparații pentru lacune mici, a monumentelor istorice.

1.1.4 Zidăriile

Sunt structuri realizate din elemente de construcție, extrase sau fabricate: piatră naturală, chirpici, cărămidă sau beton. Astfel:

a) zidărie din piatră naturală

– poate fi extrasă din cariere de piatră sau din împrejurimi;

– tipuri:

roci vulcanice (magmatice) – granit, bazalt, porfir;

roci sedimentare – calcare, gips, argila, sunt folosite ca pietre sau agregate;

roci metamorfice – ardezia , marmura, cuarț, sunt roci decorative.

– poate fi autoportantă sau legată cu mortar, în diferite moduri de aranjare și în diferite combinații (cărămidă, lemn).

b) zidărie din piatră de talie

– este o zidărie din piatră tăiată regulat cu dimensiuni aproximativ egale, suprafețe netede, cu îmbinări subțiri, uniforme (cu/fără mortar).

c) zidărie din piatră brută

– zidărie realizată din bucăți de piatră naturală brută, autoportantă sau legată cu mortar;

– se utilizează pentru ziduri dar și în combinații (cu piatră naturală, cărămidă, lemn).

d) zidărie din cărămidă

– zidărie realizată prin diferite tehnici istorice, în diferite combinații: cărămidă calibrată, tencuită, cu elemente de ranforsare.

e) zidărie din chirpici

– zidărie din cărămizi de argilă nearsă (argilă, nisip, nămol, paie), fabricate manual și uscate natural.

1.1.5 Mortarele

Mortarele pe bază de lianți minerali (var, ciment sau gips) au fost folosite încă din antichitatea egipteană, romană sau greacă, în construcția de clădiri [11].

Ele sunt în principal amestecuri de lianți, agregate, diverse adaosuri și apă, care se utilizează în principal pentru îmbinarea pietrelor sau cărămizilor (mortare de zidărie) sau pentru acoperirea pereților (mortare de tencuială).

Lianții anorganici reprezintă substanțe minerale, în stare pulverulentă care în amestec cu apa sau cu soluții apoase prezintă proprietatea de a se întări, fie la păstrarea în mediul umed, lianți hidraulici, fie în mediu aerian (lianți aerieni), fie în ambele condiții.

Lianții sunt sisteme eterogene disperse, solid-lichid, ai căror componenți intră în interacție, formând o masă lucrabilă capabilă în condiții determinate să se transforme prin întărire într-un corp rezistent.

Clasificarea lianților are ca principal criteriu, compoziția lor chimică, alături de natura proceselor care stau la baza întăririlor. Întărirea lianților uzuali poarte avea loc fără a fi însoțită de interacții chimice între cei doi componenți ai sistemului (solid și lichid) sau ca urmare a unor interacții chimice între ei (se dezvoltă structuri întărite de către hidrocompușii formați datorită unor procese de hidratare, hidroliză, hidroliză-combinare cu adaosuri cimentoide sau hidraulic active ori de combinare între componentul solid și solvitul din soluție apoasă – component al sistemului liant, în prezența și cu participarea apei).

Astfel pot fi:

argilele (fără interacții chimice la întărire);

varurile și ipsosurile (cu procese de hidratare);

cimentul Portland și cimentul aluminos (cu procese de hiratare hidroliză);

cimentul Portland cu adaosuri cimentoide (zgure) și cimentul Portland cu adaosuri hidraulic active (cu procese de hidratare-hidroliză și de combinare a adaosurilor cu hidrocompuși ai lianților de bază);

cimenturi magneziene de tip Sorel și asemănătoare (cu procese de hidratare și de combinare între componentul solid al sistemului cu solvitul din soluția apoasă);

cimenturi din soluții fosfatice și asemănătoare (cu interacții chimice între componentul solid al sistemului și solvitul din soluția apoasă).

Lianții argiloși sunt sisteme coloidale capilaro poroase între ai căror componenți nu au loc reacții chimice, își bazează întărirea pe uscare.

Varurile având drept constituent principal oxidul de calciu, la amestecarea cu apa, interacționează cu aceasta, formând hidroxid de calciu întărirea având loc ca urmare a procesului de uscare și de carbonatare a hidroxidului de calciu pe seama dioxidului de carbon din atmosferă (cu formare de carbonat de calciu).

Ipsosurile se întăresc ca urmare a unui propces de hidratare a sulfatului de calciu semihidratat sau anhidru, cu dezvoltarea unei structuri poroase, rezistente specifice sulfatului de calciu dihidrat (ghips).

Cimentul Portland și cimentul aluminos reprezintă substanțe poliminerale a căror întărire la amestecarea cu apa, are loc în urma unor procese de hidratare – hidroliză, cu dezvoltarea unor structuri de noi formațiuni hidratate.

1.1.5.1 Mortare de var-ipsos [12]

– amestecurile de var-ipsos, în diverse proporții sunt materiale utilizate frecvent pentru reparații zidărie. Ipsosul asigură o întărire inițială mare, în timp ce varul îmbunătățește proprietățile mecanice și rezistența la apă.

1.1.5.2 Mortare de var

– se adaugă materiale inerte în pasta de var pentru a reduce contracțiile care apar la întărire. O formulare tipică de mortar de var este:

– pastă de var 1 parte (vol.)

– nisip 2-3 părți (vol.). Nu se adaugă apă.

1.1.5.3 Mortare puzzolanice

Puzzolanele sunt produse naturale de origine vulcanică, bogate în bioxid de siliciu reacționabil (solubil în soluții alcaline), trioxid de aluminiu și oxizi de fier, având proprietăți puzzolanice (aptitudinea unui material, de a fixa oxidul de calciu la temperatura ambiantă în prezența apei, formând compuși cu proprietăți hidraulice). O compoziție tipică de mortar var-puzzolane este:

– pastă de var 1 parte (vol.)

– puzzolane 2-3 părți (vol.). Nu se adaugă apă, pentru a se evita întărirea rapidă.

1.1.5.4 Mortare de var hidraulic

– prin adăugarea unui filler inert se obține un material cu proprietăți mecanice acceptabile.

– var hidraulic pulbere 1 parte (vol.)

– nisip 1- 3 părți (vol.). Raportul apă/var hidraulic 1⁄3 părți (vol.)

Cantitatea de apă și de nisip influențează rezistențele mecanice ale materialului, după întărire.

Cea mai mare rezistență la, se obține menținând nisipul la cea mai joasă limită și utilizând rapoarte foarte mici apă/var.

1.1.5.5 Mortarele pe bază de ciment

– se adaugă materiale inerte pentru a preveni contracțiile la întărire.

– raportul apă/ciment este în mod obișnuit 1:1.

Atunci cand selectăm un mortar pentru renovare, se va ține cont de două aspecte, astfel:

se va încerca reproducerea rețetei mortarului istoric;

se formulează un mortar compatibil, cu performanțe adecvate și aspect estetic care păstrează imaginea clădirii [13, 14].

1.1.5.6 Tipuri de degradări care provoacă pierderea/deteriorarea proprietăților fizico-mecanice

Sunt prezentate în Tabelul 4:

Tabelul 4 – Exemple degradări fizice, mecanice chimice și biologice

1.2 Compatibilitatea fizico-mecanică în clasa materialelor de construcții istorice

Compatibilitatea materialelor implică o mare responsabilitate privind decizia în cadrul procesului de restaurare, fiind o etapă care se desfășoară sistemic, printr-o abordare științifică alături de o documentare istorică complexă.

Principalele cauze a deteriorării clădirilor istorice sunt în legătură cu deplasarea apei și a soluțiilor de săruri prin pereți [19].

Creșterea capilarității este cel mai important mecanism de penetrare a apei în materialele de construcții. Apa poate ajunge în porii materialelor de construcții prin următoarele căi: din ploaie, condensarea umidității aerului, prelingerea de pe acoperiș sau fațadă și absorbția apei subterane prin capilaritate.

Sărurile solubile, migrează spre suprafața exterioară, unde apa se evaporă rezultând formarea efluorescenței (deteriorare estetică prin variația culorii și a consistenței) sau rămân în structura internă, sub suprafață (subflorescență) ceea ce poate să conducă la un fenomen de fărâmițare (cristalele cresc și exercită o presiune în capilarele din pereți). Anumite săruri sunt higroscopice facilitând absorbția vaporilor de apă. Materialul umed devine astfel susceptibil la îngheț ceea ce conduce la degradare [20].

De asemenea umezeala constituie un suport pentru creșterea bacteriilor, fungilor, algelor, cu posibile deteriorări fizice, chimice dar și cu risc pentru sănătate.

În crearea unui mortar de reumplere a rosturilor compatibil cu elementele de zidărie este important obținerea unui mortar cât mai compatibil cu cel istoric, astfel încât cel nou să coexiste cu cel vechi, să fie compatibil [21] și dacă este necesar să poată fi îndepărtat ușor (reversibil).

Mortarul de intervenție trebuie să îndeplinească următoarele criterii:

să se potrivească din punct de vedere estetic, la culoare, textură (granulometrie) și tehnică de aplicare;

să fie permeabil la vapori și să fie mai slab decât cel istoric (rezistența la compresiune să fie mai mică), asigurând astfel funcția de reversibilitate;

să aibă un conținut scăzut de săruri;

să nu creeze la suprafața zidăriei o barieră pentru migrarea apei și a sărurilor.

Cap. 2 Studiu de caz

Metodologie de verificare a compatibilității fizico-mecanice a materialelor de construcții – mortarele istorice

O evaluare corespunzătoare a adecvării mortarelor pentru restaurare/renovare este dificilă datorită lipsei unor standarde de referință potrivite pentru nevoile specifice din domeniul patrimoniului cultural și de asemenea lipsa unor parametri prag pentru evaluarea compatibilității cu materialele preexistente.

Procesul de restaurare curpinde 3 etape (Fig. 1):

Fig. 1 – Etapele procesului de restaurare

I. ANALIZA [10]

– în prima etapă are loc analiza construcției, respectiv studierea documentelor existente despre istoricul clădirii, informații despre detaliile decorative sau arhitecturale, analize anterioare privind solicitările și starea de degradare.

Se elaborează un raport în care se vor menționa: amplasamentul, degradările constatate în urma exmenului vizual, poziția și descrierea detaliată a acestora, în termeni tehnici, comuni cu definițiile din vocabularul restaurării.

În etapa de analiza are loc evaluarea construcției, ținând cont de factorii și efectele complexe ce au condus la degradarea construcției și sunt stabilite încercările necesare pentru o investigare cât mai corectă.

Se efectuează teste de laborator și in situ, privind:

caracterizarea fizico-chimică a materialelor originale;

caracterizarea fizico-chimică a materialelor de substituție utilizate în restaurare, intervenții, reabilitare, reconstrucție, biocidare și evaluarea intervențiilor de conservare anterioară;

influența diferiților factori fizici (umiditate, temperatură, radiații UV, cicluri îngheț-dezgheț) asupra îmbătrânirii și deteriorării materialelor utilizate în conservare/restaurare;

Determinarea compoziției materialului permite:

– identificarea structurii chimice a materialului;

– cunoașterea evoluției în timp a componenților din structură (datorată îmbătrânirii sau fenomenelor de degradare);

– recomandarea soluțiilor pentru a combate degradarea lentă în timp.

Caracterizarea materialelor, corelată și completată cu determinări fizico-mecanice, sau chimice, furnizează date tehnice importante necesare pentru:

conservator/restaurator;

mod de expunere/protejare, ulterior;

Se iau în considerare tehnicile de analiză nedistructive (care nu afectează obiectivul analizat sau materialul este recuperabil) și apoi cele distructive (la care cantitatea de material eșantionată este cât mai mică). Pentru a diminua la maxim cantitatea de material folosită la analize, trebuie utilizate tehnici ale microchimiei (teste care necesită probe foarte mici), spectrografiei de emisie sau absorbție, microscopiei, metodei cu C14, analizei prin activare sau laser.

Metodele de analiză trebuie să le îndeplineacă următoarele cerințe:

– să se efectueze conform unor norme europene armonizate sau unor proceduri specifice;

– să nu distrugă materialul;

– să se efectueze rapid;

– să permită investigarea în mai multe puncte, simultan;

– să fie versatile, să poată fi adaptate la suprafețe/obiective cu diferite forme și dimensiuni;

– să necesite o preparare și o condiționare minimă și cât mai simplă a mostrelor;

– să permită obținerea de informații referitoare la structura și alcătuirea internă a materialelor;

– să permită analiza elementală a componentelor principale dar și a celor în concentrații mici (urme);

– fie sensibile, cu o precizie și repetabilitate corespunzătoare;

– rezultatele obținute să permită interpretarea statistică.

Metodele fizice de investigație a monumentelor/materialelor arheologice sau obiectelor de artă se clasifică astfel:

1) de examinare – se obțin informații privind structura sau morfologia materialului studiat;

2) de analiză – oferă informații referitoare la compoziția chimică a materialului (elementară, mineralogică, petrografică);

3) metode de datare – încadrează materialul într-o perioadă determinată și conferă informații asupra tehnicilor de execuție utilizate.

Metodele de analiză

– furnizează date primare referitoare la compoziția chimică elementală sau moleculară. Acestea sunt prezentate succint în Tabelul 5 [22,23,24].

Tabelul 5 – Metode de analiză spectrale

II. DIAGNOZA

– în etapa de diagnoză au loc următoarele activități:

prelucrarea și evaluarea informațiilor rezultate la analiză pentru a stabili compoziția materialului inițial (original)ș

stabilirea cauzelor și mecanismelor care intervin în procesul de degradareș

evaluarea din punct de vedere al siguranței structurale;

evaluarea modului de intervenție asupra structurii.

Se analizează cu atenție dacă este vorba despre degradare sau avarie, impunându-se condiții de restaurare diferite.

Se consideră degradare dacă efectul acțiunilor din mediul exterior nu reduce în mod semnificativ capacitatea de rigiditate a ansamblului structurii. Exemple:

– fisurare, desprindere, rupere finisaje și elemente decorative la pereți și fațade;

– fisuri cu deschidere până la 2 mm în mortarul de tencuială;

– fisuri cu deschidere mică (1-2 mm) izolate, în zidăria elementelor structurale;

– fisuri cu deschidere mare în pereții neportanți, din intervenții ulterioare;

Avaria este considerată pierderea parțială sau totală a stabilității, capacității de rezistență și/sau a rigidității elementelor de construcție, astfel:

– fisuri cu deschidere peste 10 mm (crăpături);

– prăbușiri parțiale sau dislocări ale unor elemente de construcție;

– deformații remanente mai mari decât cele permise.

În etapa de diagnoză se caracterizează materialele de intervenție prin încercări specifice, aplicări in situ pilot și în urma evaluării rezultatelor se formează suportul științific pentru luarea DECIZIEI referitoare la intervenție.

III. INTERVENȚIA

– a treia etapă, constă în întocmirea proiectului tehnic de execuție care descrie etapele de intervenție, tehnologii de aplicare, etapele de verificare și control.

Este de preferat utilizarea materialelor tradiționale dar intervenția nu trebuie limitată la acestea iar uneori este imposibilă. Se pot utiliza materiale moderne, predozate cu performanțe determinate corespunzătoare, confirmate prin teste de laborator cât și dupa aplicări in situ.

Materialele moderne trebuie să respecte toate principiile conservării/restaurării, în special principiul fundamental al reversibilității conform Cartei de la Veneția [6], în acest fel lăsând posibiltatea unor potențiale intervenții viitoare.

În cazul intervențiilor principala problemă care apare este problema compatibilității materialelor de substituție/intervenție/reparație puse în operă cu materialele originale.

2.1 Prezentare a mortarelor istorice și a problematicilor lor

Principalele cauze ale deteriorării clădirilor istorice sunt în legătură cu mișcarea apei datorată ascensiunii capilare și deplasării soluțiilor de săruri, prin pereți [19].

Prezența apei este unul din principalii factori de degradare a suprafețelor clădirilor. Absorbția apei prin capilaritate este cel mai important mecanism de penetrare a apei în materialele de construcții, în fază lichidă [20]. Apa poate ajunge în microporii materialelor de construcții prin mai multe căi: din ploaie, prin condensarea umidității aerului, curgerea/prelingerea de pe acoperiș sau fațadă și/sau absorbția apei subterane prin capilaritate. Degradările care apar datorită conținutului ridicat de umiditate pot fi:

fizice: apa va transporta contaminanți (ex. săruri solubile) iar materialul umed devine susceptibil la deteriorare datorată formării gheții la temperaturi scăzute;

chimice: în timp ce apa penetrează în materialul de construcție, sărurile de cristalizare pot apare la suprafață (efluorescență) sau sub suprafață (subfluorescență), facilitând absorbția vaporilor de apă și în multe cazuri determină deteriorări structurale;

efluorescența – migrarea sărurilor dizolvate în apă spre suprafața exterioară, apoi evaporarea apei și cristalizarea sărurilor rezultând o deteriorare estetică (variația culorii și a consistenței);

subfluorescența – datorată soluțiilor de săruri care nu mai ajung la suprafață și cristalizează în structura internă, exercitând o presiune în capilarele din pereți, rezultând un fenomen de fărâmițare, exfoliere.

biologice: umezeala poate acționa ca suport pentru creșterea bacteriilor, fungilor, algelor, cu posibile deteriorări fizice, chimice dar mai ales pentru sănătate.

Astfel cunoașterea mișcării apei în materialele de construcție este foarte importantă pentru determinarea mecanismului de degradare.

Numeroase intervenții asupra clădirilor istorice, de patrimoniu, au creat situații în care au dispărut mortarele de finisare (tencuială) originale, acestea fiind înlocuite cu variante incomplete, incompatibile, care au modificat iremediabil aspectul clădirilor.

Formularea unui mortar de intervenție pentru restaurare, atunci când nu se poate aplica principiul autenticității, adică conservarea tencuielii vechi cu soluții vechi, începe de la premiza reproducerii mortarului vechi, cu performanțe adecvate și un aspect estetic care să conserve imaginea clădirii.

Compoziția și reproducerea rețetelor originale este dificilă, chiar dacă caracterizarea vechiului mortar este făcută cu tehnici analitice. Întotdeauna în materialul nou, sunt lacune despre evoluția procesului complex și dinamic al mortarului, cu cicluri de cristalizare și recristalizare, cu reacții continue între constituenți, suport și mediu [22].

Cunoașterea caracteristicilor fizico-mecanice ale mortarelor istorice este foarte important pentru selecția mortarelor de intervenție, la reabilitarea clădirilor istorice.

De semenea a apărut necesitatea [25] de a utilizeze metode de testare care să permităevaluarea caracteristicilor pe mostre neregulate, friabile, deoarece mostrele care pot fi prelevate din clădirile istorice sunt mici și cu o slabă coeziune. Au fost dezvoltate metode de testare special adaptate la acest tip de mostre de mortar.

Există un risc de a obține un mortar cu performanțe complet diferite și este posibil să nu îndeplinească cerințele preconizate.

Astfel pentru a fi considerat eficient trebuie să se ia în calcul următoarele criterii:

să se utilizeze un mortar cu o compoziție similar cu cel vechi (cu același tip de liant, agregate similar ca natură și formă – distribuție granulometrică și proveniență);

aditivi (material puzzolanice, pulberi minerale ceramic, organice sau proteice) pot fi adăugate cu premiza de aîndeplini aceleași funcții;

trebuie reproduce caracteristicile fizico-mecanice principale ale mortarelor preexistente;

noul material să fie compatibil din punct de vedere fizic, chimic și estetic.

2.2 Necesitatea intervențiilor cu materiale compatibile – riscuri

Cerințele de bază pentru utilizarea mortarelor de restaurare în domeniul patrimoniului cultural, așa cum s-a menționat anterior, trebuie să îndeplinească compatibilitatea chimică, fizică și mecanică cu materialele preexistente [19].

Din punct de vedere chimic, trebuie trebuie evitate noi surse de săruri solubile rezultate din utilizarea materialelor de reparare, acțiunea sărurilor fiind una dintre cele mai importante cauze ale degradării zidăriei vechi.

Din pinct de vedere fizic, având în vedere prezența frecventă a apei în clădirile vechi, mortarele nu trebuie să creeze o barieră pentru migrarea apei și a soluțiilor de săruri prin material preexistente.

Din punct de vedere al rezistențelor mecanice (rezistența la încovoiere, compresiune și parametrii elastici) mortarele noi trebuie să asigure funcția de sacrificiu.

Criteriile de compatibiliate sunt [26]:

rezistență scăzută;

deformabilitate (elasticitate, contracții scăzute);

absorbție apă mică;

permeabilitate mare la vapori de apă;

conținut de săruri scăzut;

aderență la suport;

durabiltate (rezistență la vibrații, cicluri îngheț-dezgheț).

Elaborarea metodologiei

– presupune elaborarea unui protocol științific (cu mai multe etape) privind stabilirea compatibilității fizico-mecanice a mortarelor de intervenții/reparații cu mortarele tradiționale.

Etape

Caracterizarea mortarelor istorice

DOCUMENTAȚIA ISTORICĂ

– verificarea documentației stilistice și istorice necesare încadrării în timp, curent artistic, tehnici de preparare, tehnici de aplicare, în contextul istoric.

Fig. 2 – Etapa I (Metodologie)

DATAREA ȘI AUTENTIFICAREA MORTARELOR TRADIȚIONALE PRIN ANALIZE:

preliminare;

non-distructive;

chimice (distructive);

fizico-mecanice (distructive)

II.a Analize preliminare (examinare vizuală):

procedură de descriere a stării de degradare (care să conțină limbajul tehnic specific conservării/restaurării);

observații vizuale detaliate ale principalelor anomalii, identificarea deteriorărilor, factori cauze, clasificarea degradărilor, marcare, fotografii;

procedură de prelevare, codare a eșantioanelor cu descrierea corectă și precisă a locului de extragere (înainte și după luarea mostrelor), descrierea dimensiunilor mostrei;

mărimea mostrei extrase trebuie să fie corespunzătoare pentru a asigura caracterizarea și pentru a permite confirmarea unor analize sau pentru a păstra rezerve în caz de repetare a testelor.

II.b În laborator mostrele sunt atent observate la stereomicroscop pentru a detecta fibre, pentru a separa diferite straturi, pentru a îndepărta prin cernere particule de agregate etc.

Datarea cu radio-carbon [27];

Caracterizarea mineralogică-petrografică [28]:

prin metode microscopice:

– microscopie optică (ESEM-Enviromental Scanning Electron Microscopy);

– difracție de raze X (XRD-X Ray Diffraction) – identificarea și detectarea componentelor mineralogice;

– microscop optic cantitativ – evaluarea proporțiilor amestecului [29], util în cazul mortarelor care conțin agregate carbonatate sau bulgări cu conținut mare de var;

– microscopie electronică de baleaj SEM (Scanning Electron Microscopy)

– PLM (Polarized Light Microscope) – identificarea morfologiei, dimensiunilor și tipului de agregate, liant, aditivi, porozitate aparentă și produse secundare de degradare.

prin metode termice și IR (tehnici suplimentare):

– analize termogravimetrice (TGA-Thermogravimetric Analysis);

– analiza termică diferențială (DTA-Differential Thermal Analysis);

– calorimetrie cu scanare diferențială (DSC-Differential Scanning Calorimetry);

– spectroscopia FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) – pentru a cuantifica raportul între conținutul de CaCO3 (carbonat de calciu) și SiO2 (dioxid de siliciu).

Corelarea dovezilor de identificare și cuantificarea compoziției mineralogice este bine susținută de o combinație de metode incluzând metode chimice de analiză.

Observațiile petrografice comparate și corelate cu alte analize face posibilă diferențierea originilor, compozițiilor și perioadele de utilizare ale materialelor.

Investigarea liantului (caracterizarea chimică)

– prin utilizarea solvenților specifici se pot determina diferite faze din mortare [30]:

reziduu insolubil;

silicat hidrat de calciu CSH;

oxidul feric Fe2O3;

oxidul de calciu CaO;

oxidul de calciu și magneziu CaO și MgO;

agregate (distribuția granulometrică);

componentele solubile;

apa legată;

apa nelegată;

alți compuși organici (care conțin proteine).

Fig. 3 – Etapa II (Metodologie)

STABILIREA COMPOZIȚIILOR

– propuneri de compoziții pe baza analizelor preliminare sau utilizarea unor produse gata de utilizare dedicate acestui domeniu.

Fig. 4 – Etapa III (Metodologie)

METODE DE ÎNCERCARE FIZICO-MECANICE PENTRU CARACTERIZAREA MORTARELOR

Caracterizarea mortarelor de tencuială este efectuată prin încercări de laborator prezentate în standardul armonizat SR EN 998-1 – Specificatie a mortarelor de zidarie. Partea 1: Mortare pentru tencuire si gletuire și prezentate în Tabelul 6 și conform SR EN 998-2 – Specificatie a mortarelor de zidarie. Partea 2: Mortare zidărie – prezentate în Tabelul 7.

Tabelul 6 – Caracterizarea mortarelor de tencuială

Tabelul 7 – Caracterizarea mortarelor de zidarie

Fig. 5 – Etapa IV (Metodologie)

Tabelul 8 – Caracteristici fizico-mecanice ale mortarelor

V. DEFINIREA CERINȚELOR (VALORI-PRAG)

Sunt prezentate în Tabelul 9:

Tabelul 9 – Cerințe și valori prag pentru mortare de restaurare/renovare [22]

*WTA – Lime-based Plasters and Renders for Architectural Heritage: WTA-Recommendation

VI. EVALUAREA COMPATIBILITĂȚII

Se va face prin stabilirea concretă a:

criteriilor, principiilor de compatibilitate

metodelor de verificare;

metodelor statistice (raportarea rezultatelor încercărilor);

verificări in – situ.

Cerințele pentru noul mortar:

conținut redus de săruri;

porozitate mare;

densitate aparentă mică;

permeabilitate mare la vapori de apă;

absorbție redusă a apei prin capilaritate;

trebuie să se potrivească la culoare, textură și tehnică de aplicare, cu cel istoric;

nu trebuie să fie mai puternic decât cerințele structurale și durabilitate ale zidăriei;

rezistența la compresiune pe termen lung, trebuie să fie mai mică decât cea azidăriei existente; similară sau mai slabă decât a mortarului existent; mortarul însuși poate deveni mai durabil, în timp, cu efect negativ asupra performanțelor zidăriei;

aderență slabă;

nu trebuie să creeze o barieră pentru deplasarea apei și migrarea sărurilor la suprafața zidăriei.

VII. INTERVENȚIA

Straturile de protecție pot fi:

tencuieli de asanare;

produse pentru acoperire, impregnare, injectare;

seturi pentru acoperiș;

superstructuri.

VIII. MONITORIZAREA ȘI ÎNTREȚINEREA

Schema finală a metodologiei (include toate etapele) este prezentată în Fig. 25.

Fig. 25 – Etape metodologie (schema finală)

Concluzii

Practica de cercetare pentru elaborarea lucrării de disertație a constat atât în studiul sistematic al datelor de literatură (articole, cărți, standarde, normative, ghiduri, documentații tehnice specifice, metodologii, prezentări) cât și în descrierea practicii experimentale (caracterizarea mortarelor pe bază de var, tradiționale/moderne de intervenție, prin metode fizico-mecanice), cunoștiințe ce au fost finalizate printr-o propunere de metodologie de verificare a compatibilității fizico-mecanice între materialele istorice și cele de intervenție.

Scopul restaurării este de a conserva și a readuce valoarea istorică și estetică a monumentelor, respectând materialele originale, având în vedere o documentare autentică, meticuloasă și o intervenție a cărei decizie, este luată pe baza unor cercetări științifice.

Cercetările științifice au un rol esențial în caracterizarea materialelor de artă (originale și/sau intervenție), în recunoașterea factorilor și mecanismelor degradării.

Lucrările de conservare, restaurare, reabilitare, reconstrucție sunt lucrări complexe și interconectate. Restaurarea unui monument nu se poate face după o soluție exactă ci fiecare caz în parte are particularități, implicând o abordare interdisciplinară. Se asigură astfel aprofundarea unor cunoștiințe specifice privind istoria, arta, arheologia și cunoștiințe tehnice privind fizica și chimia materialelor utilizate la conservare/restaurare.

Existența unor metodologii de verificare a compatibiltății materialelor istorice și a celor de intervenție, specifice pe tipuri de materiale, constituie suportul științific pentru luarea deciziei referitoare la intervenție și conduce la reducerea considerabilă a greșelilor de diagnoză, evaluare a degradărilor și intervențiilor necorespunzătoare, asigurând un management eficient al proiectului de restaurare.

Bibliografia

[1] Ministerul Mediului și schimbărilor Climatice. Strategia Națională pentru Dezvoltare Durabilă a României. Orizonturi 2013-2020-2030;

[2] Strategia Patrimoniului Cultural Național, 2008;

[3] Procedee moderne pentru reabilitarea construcțiilor și clădirilor de patrimoniu și pentru modernizarea construcțiilor în scopul îmbunătățirii funcționalității, siguranței, durabilității și confortului, cu utilizarea de materiale performante, Faza 2, contract nr. 9/96, B2, INCERC, 1999;

[4] Procedee moderne pentru reabilitarea construcțiilor și clădirilor de patrimoniu și pentru modernizarea construcțiilor în scopul îmbunătățirii funcționalității, siguranței, durabilității și confortului, cu utilizarea de materiale performante, Faza 1, contract nr. 9/96, B2, INCERC, 1999;

[5] Kioussi, A., Labropoulos, K., Karaglou, M., Maropoulou, A., Zarnic, R., (2011). Recommendations and strategies for the establishment of a guideline for monument documentation harmonized with the existing European standards and codes. Geoinformatics CTU FCE pp.178 – 184;

[6] Carta internațională pentru conservarea și restaurarea monumentelor și siturilor (1964), ICOMOS, Congresul Internațional al II-lea;

[7] ISO 13822:2010 – Bases for design of structures – Assessment of existing structures;

[8] Hotărâre de Guvern nr. 1546/2003 pentru aprobarea Normelor de conservare si restaurare a bunurilor culturale mobile clasate, Monitorul Oficial nr. 58, 2004;

[9] Ordinul nr. 743/10.04.2004, Metodologie pentru evaluarea riscului și propunerile de intervenție necesare la structurile construcțiilor monumente istorice în cadrul lucrărilor de restaurare ale acestora, indicativ M.P.025-04;

[10] Petrescu, V., (2014), Protecția clădirilor cu statut de patrimoniu prin metode moderne de intervenție, Rezumat teză de doctorat;

[11] Teoreanu, I., (1993), Bazele tehnologiei lianților anorganici, Editura Didactică și Pedagogică;

[12] Toraca, G., (2009), Lectures on Materials Science for Architectural Conservation, Los Angeles;

[13] Válek, J. et al. (2000), Compatibility of historic and modern lime mortars, 12th Intern. Brick-block Masonry Conference, Madrid;

[14] Papayianni, I. (1998), Criteria and methodology for manufacturing compatible repair mortars and bricks. Work.on Compatible Restoration Mortars for the protection of European Cultural Heritage, Athens;

[15a] http://www.rasfoiesc.com;

[15b] https://www.constructii-neamt.ro/sfaturi-constructie-case/;

[16] Michael Imhof Verlag, (2015), EwaGlos F European Illustrated Glossary of Conservation Terms for Wall Paintings and Architectural Surfaces, Petersberg, Germany;

[17a] http://www.ziuaconstanta.ro/galerie-foto-68166-379201.html;

[17b] https://aliceboboc.wordpress.com/2010/08/23;

[17c] http://stiinta-pentru-toti.blogspot.ro/2015/11/html;

[17d] http://duct.ro/ro/restaurare-patrimoniu-mobil/biserica-stavropoleos_317.html;

[17e] http://www.gds.ro/Local/2016-02-09/cladirea-centrala-colegiului-carol;

[18] Daniela Fiat, (2017), fotografii arhiva personală, București;

[19] Bianco, N., Calia, A., Denotarpietro, G., Negro, P., (2013), Laboratory assessment of the performance of new hydraulic mortars for restauration, Procedia Chemistry, 8, pp. 20 – 27;

[20] Karagiannis, N., Karoglou, M., Bakolas, A., Moropoulou, A., (2016), Building Materials Capillary Rise Coefficient: Concepts, Determination and Parameters Involved, Springer Science+Business Media, Singapore, pp.27 – 44;

[21] Design Guidelines for Historic Commercial and Residential Properties Grapevine, Texas, Chapter 5.6. Masonry Technical Guideline, pp. 1 – 9,

[22] Veiga M. R., Aguiar J., Silva A. S., Carvalho F., (2001), Methodologies for characterisation and repair of mortars of ancient buildings, Historical Constructions, P.B. Lourenço, P. Roca (Eds.), Guimarães, pp. 353-362;

[23] Barvinschi P., Resiga D., (2013), Metode fizice de analiza folosite în arta și arheologie, ARHEOVEST, Timișoara, pp.681-702;

[24] fimmr.valahia.ro/STUCCO-MAT.html/docs/raport_etapa1_2014.pdf;

[25] Magahães, A., Veiga, R., (2009), Physical and mechanical characterization of historic mortars. Application to the evaluation of the state of conservation, Materiales de construccción, vol. 59, 295, pp.61 – 77;

[26] Andreica, L., Berindeanu, C., A., (2013), Compatibility issues regarding mortars for repairs and additions in interventions on historic masonry, 2nd International Balkans Conference on Challenges of Civil Engineering, BCCCE, Albania, pp.1077 – 1080;

[27] Pesce, G., L., A., Ball, R., J., Dating of old lime based mixtures with the Pure Lime Lumps Technique, pp. 21 – 38;

[28] Middendorf, B., Hughes, J., J., Callebaut, K., Baronio, G., Papayianni, I., (2005), Investigative methods for the characterization of historic mortars – Part 1: Mineralogical characterisation, Materials and Structures, 38, pp. 761-769;

[29] Morricone, A., at al., (2013), Archeometrical analysis for the characterization of mortars from Ostia Antica, Procedia Chemistry 8, pp.231-238;

[30] Middendorf, B., Hughes, J., J., Callebaut, K., Baronio, G., Papayianni, I., (2005), Investigative methods for the characterization of historic mortars – Part 2: Chemical characterisation, Materials and Structures, 38, pp. 771-780.