Verminder cementkorsten op marmer

Het marmeren epitaaf van Konrad Popp uit het einde van de 16e eeuw, dat bevestigd was aan de zuidelijke buitenmuur van de parochiekerk St. Leonhard in Lavanttal (Karinthië), werd onderzocht en gerestaureerd aan het Instituut voor Conservering en Restauratie van de Universiteit voor Toegepaste Kunsten in Wenen vanwege de bedreigde staat.
Ten tijde van de ontmanteling van de muurstructuur vertoonden sommige delen van het object ernstig verval met suikerkorrels, dat in sommige gevallen gepaard ging met uitgesproken biogene groei. In het middenveld werden verschillende vormen van korst gevonden, die in verdere stappen werden geïdentificeerd en verkleind. Een korst die hoogstwaarschijnlijk gevormd werd door cementstof en de reductie ervan zal de focus van het onderzoek zijn.

Het gedenkteken bestaat uit acht witmarmeren blokken (H:271 cm x B:125 cm x D: 40 cm) en toont de oprichter Konrad Popp en zijn familie in een aanbiddende houding in het midden. Het reliëf rust op een cartouche met inscriptie die demografische informatie over de schenker onthult en wordt bekroond door een driehoekig fronton met het wapen van de familie Popp. De vormentaal wordt gekenmerkt door de voluten, expressieve gezichten en de buitenproportioneel en overdreven afgebeelde lichamen, die maniëristisch aandoen en wijzen op het einde van de Renaissance. Net als het ontwerp van de voorkant is de achterkant van de marmeren blokken bijzonder interessant vanwege de vorm: de blokken zijn aan de achterkant niet recht afgehakt en vertonen bijna geen sporen van snijwerk.
Om de steen nauwkeuriger te kunnen bepalen, werden er monsters genomen en dunne doorsneden gemaakt die werden geanalyseerd onder een lichtmicroscoop en een rasterelektronenmicroscoop (SEM-EDX). Het middelkorrelige marmer (kristallen tot 2 mm) vertoont een hoog dolomietgehalte (ongeveer 65 procent), evenals een hoog aandeel silicaatmineralen (ongeveer vijf procent) voor marmer, waaronder het accessoire phlogopiet (afbeelding 2). Dit kan macroscopisch worden herkend als goudgele plaatjes in het marmer en is, in combinatie met het hoge dolomietgehalte, kenmerkend voor marmerafzettingen in het nabijgelegen Koralpe.

De inbouwsituatie van de epitaaf werd geanalyseerd om de schademechanismen te bepalen. Het object was verzonken in een steunbeer van de zuidelijke buitenmuur, waardoor het naar het oosten was georiënteerd (Figuur 3). De inbouwsituatie kan worden gedefinieerd als de belangrijkste oorzaak van de schade als gevolg van een structureel-fysiek probleem in het kerkgebouw en de oriëntatie. De recente gevelbepleistering werd geïdentificeerd als cementpleister en kan worden teruggevoerd naar de gevelrenovatie van de jaren 1970 door bestaande archiefdocumenten te raadplegen. De pleister ligt op een natuurstenen metselwerk dat bedekt was met een kalkpleister. Dit vormt een probleem, omdat cementpleisters een laag waterdampdiffusievermogen hebben en het door het natuurstenen metselwerk geabsorbeerde bodemvocht niet naar buiten afvoeren, wat leidt tot schade aan de binnenkant van de kerkmuur. Het probleem wordt nog verergerd door de niet-functionerende regenwaterafvoer in het gebied van de steunberen, waardoor een deel van het water werd afgevoerd via de gevel en tegelijkertijd via het epitaaf. De oriëntatie van het epitaaf naar het oosten kan ook als problematisch worden beschreven in de context van de thermische uitzetting van marmer. Als het marmer binnen korte tijd wordt opgewarmd door de ochtendzon, kan er een groot temperatuurverschil ontstaan of kan er vaker een vries-dooicyclus optreden. De oriëntatie op de ochtendzon, in combinatie met de hoge en permanente beschikbaarheid van water en de beschermde gebieden in het reliëf van het object, voldoet optimaal aan de groeicondities voor biogene kolonisatie.

Het marmer vertoont een losgeraakte structuur op de blootgestelde plekken als gevolg van suikerhoudend verval dat zich ver heeft kunnen ontwikkelen, vooral door een gecombineerd effect met de biogene groei. De biogene groei bestaat uit een breed scala aan organismen, waaronder schimmels, korstmossen en bacteriën. Naast de verzwakte gebieden zijn er ook gebieden die zijn samengeperst door korsten, die kunnen worden onderverdeeld in kalksinter, gips en cementkorsten. De cementkorst is een zeldzaam fenomeen dat alleen kon worden vastgesteld door monsters te nemen en de dwarsdoorsneden te analyseren. Macroscopisch verscheen het als een harde en brosse okerkleurige korst met een „puistige“ oppervlaktemorfologie (Figuur 4). Onder de rasterelektronenmicroscoop werd een meerlagige structuur van de korst onthuld: er zat een hydraulische kalkkorst op het marmer, die stevig aan het gesteente vastzat. Hier bovenop werden de resten van een hydraulisch bindmiddel van een portlandcement gevonden en deze werden bedekt door een gipskorst (Figuur 5). Door de vorm van de korst kon worden uitgesloten dat dit als mortelspatten aan het oppervlak was gekomen toen de gevelpleister werd aangebracht. De stratigrafie van de korst en de aangetaste gebieden geven aan dat de vorming kan worden toegeschreven aan cementstof, hoewel de kerk in een landelijk gebied ligt. Daarom kan worden aangenomen dat het cement tijdens de gevelrenovatie in de jaren 1970 met de wind het oppervlak van het gebouw bereikte en in combinatie met vocht een korst kon vormen.

Het reinigen en vrijmaken van het oppervlak van microbiogene groei en de verschillende korsten stond centraal in het concept van maatregelen, naast het veiligstellen van de bestaande structuur door consolidatie en versterking. De behandeling van de cementkorst vormde een bijzondere uitdaging die een ongebruikelijke aanpak vereiste. Aanvankelijke pogingen om deze mechanisch te verkleinen met fijne gereedschappen of lasers leverden geen bevredigende resultaten op en daarom werd de methode van microdeeltjesstralen gebruikt. Ook hier bleek dat door de hardheid en onregelmatigheid van de korst het risico groot was dat het onderliggende marmer beschadigd zou raken. Microdeeltjesstralen is een lineair proces waarbij een uniforme hoeveelheid straalmateriaal met een constante druk op het behandelde oppervlak terechtkomt. Op een harder oppervlak is het proces automatisch langzamer en minder effectief. Door de onregelmatige morfologie van het oppervlak waren dunnere delen van de korst al binnen korte tijd verwijderd en was het marmer al behandeld, terwijl op andere plekken de korst nog bijna zijn oorspronkelijke laagdikte had. Om het proces zo voorzichtig mogelijk toe te passen, werd het als volgt aangepast. Er werd een egalisatielaag gemaakt om de korst te egaliseren en de hardheid ervan na te bootsen. Vooraf werd een testserie gemaakt om de geschiktheid van verschillende materialen als egalisatielaag te testen. Cyclododecaan, gips en Romeins cement maakten deel uit van de testserie. De materialen werden gelijkmatig aangebracht met een kwast zodat de hoogste punten van de korst zichtbaar waren op het oppervlak en de rest werd bedekt onder de egalisatielaag. Cyclododecaan was niet overtuigend vanwege de onvoldoende hardheid en oppervlaktehechting. Gips en Romeins cement bleken goede egalisatielagen te zijn: Beide materialen waren gemakkelijk aan te brengen en hardden snel uit. In dit geval was Romeins cement overtuigend vanwege de hogere hardheid en ook vanwege de kleur, omdat de te behandelen gebieden duidelijker afstaken tegen het stenen oppervlak.

Naast het materiaal van de egalisatielaag werden twee verschillende soorten straalmiddelen en verschillende combinaties van druk en hoeveelheid straalmiddel getest. Een ander testgebied werd gebruikt om het effect van de straalhoek te bepalen op de mate van invasie van de methode, die werd toegepast op een gepolijste marmeren plaat. Een vlakke invalshoek van het straalmateriaal zou zachter werken mogelijk maken dan een steile, en daarom werd een vlakke hoek gekozen als invalshoek.
Nadat de aanpassingen door middel van testseries waren vastgesteld, werd de korst op het reliëf bedekt met de egalisatielaag en werd het Romeinse cement gedurende 24 uur afgedekt met vochtige doeken om uit te harden. De volgende dag kon het straalproces beginnen. Het proces is tijdrovend vanwege het verwijderen van het extra materiaal, maar de resultaten en het gebruiksgemak zijn indrukwekkend.

De toestand van de marmeren epitaaf werd gekenmerkt door suikerhoudend verval, biogene groei en verschillende soorten korst. Met name het verwijderen van een ongebruikelijke cementkorst was een uitdaging die werd aangegaan door het microdeeltjesstraalproces aan te passen. Het proces, dat is aangepast met behulp van een egalisatielaag, is een zachte manier om harde en vooral ongelijkmatige afzettingen te verminderen, terwijl tegelijkertijd de voortgang van het stralen gemakkelijk kan worden geobserveerd. De techniek is eenvoudig in gebruik, maakt het gemakkelijker om het straalproces te controleren en maakt het proces veiliger. Bovendien moet er rekening mee worden gehouden dat naast het gebruik van Romeins cement ook andere materialen geschikt zouden kunnen zijn. Door verdere toepassing en analyse of evaluatie is het mogelijk om de techniek te perfectioneren en aan te passen voor andere situaties om zo een breder scala aan toepassingen en verdere verspreiding te vinden.

Het onderzoek en de bijbehorende restauratie werden uitgevoerd als onderdeel van het proefschrift van Sarah Moyschewitz „The marble epitaph of Konrad Popp from the parish church of St. Leonhard in Lavanttal. On the problems of a marble with sugar-grained decay and biogenic growth“ aan het Instituut voor Conservering en Restauratie (geleid door Prof. Dr. Gabriela Krist), Universiteit voor Toegepaste Kunsten Wenen in samenwerking met het Bisdom Gurk en het Oostenrijkse Federale Monumentenbureau, Conserveringsbureau van de deelstaat Karinthië.

Aangenomen wordt dat de marmeren blokken vondelingen kunnen zijn geweest of blokken die enige tijd in een steengroeve waren achtergelaten.

De onderzoeken werden uitgevoerd onder leiding van sen. Doc. Dr. Farkas Pintér aan het Instituut voor Conservering en Restauratie (geleid door Prof. Dr. Gabriela Krist), Universiteit voor Toegepaste Kunsten Wenen.

⁴Calcietpoeder en microglasparels (75-125 micrometer).

⁵ De volgende instellingen werden gekozen: Microglasparels 75-125 micrometer, 2,5-3 bar en de uittreedhoek werd zo vlak mogelijk gehouden.

Lees meer: Het Historisch Museum van Bazel begon aan een „mammoetklus“ en voerde een algemene inventarisatie uit van alle objecten.