Materiale liante pe baza de var utilizate in refacerea continuitatii si coeziunii tencuielilor din monumentele istorice – TENCVAR

1.1.Coordonatorul proiectului (CO)- CEPROCIM SA

1.2. Parteneri

Partener 1 – Universitatea Politehnica Bucuresti

MINISTERUL EDUCATIEI SI CERCETARII POLITEHNICA UNIVERSITY of BUCHAREST ROMANIA, 6, Bucharest, #313 Splaiul Independentei, code 060042 Tel. 0213181000, Fax. 0213181001

Responsabil proiect: prof. univ. dr. ing. Maria Georgescu, m.georgescu@oxy.pub.ro

Partener2 – Universitatea Nationala de Arte Bucuresti

Responsabil proiect: prof. univ. dr. Dan Mohanu, dan_ileana_m@yahoo.com

P3 – Institutul de Cercetari pentru Echipamente si Tehnologii in Constructii “ ICECON S.A.”

Responsabil proiect: dr. ing. Liana Manolache, lmanolache@icecon.ro

1.3. Scopul proiectului

Scopul este de a aduce un plus de valoare performantelor calitative ale materialelor liante pe baza de var destinate refacerii continuitatii si coeziunii tencuielilor si suporturilor picturilor murale din monumentele istorice.

1.4. Rezumatul proiectului

In stadiul actual al cunostintelor privitoare la structura materialelor componente ale monumentelor istorice este de subliniat faptul ca aceste materiale prezinta o inalta suscebilitate la degradare datorita factorilor de mediu (poluare atmosferica, prezenta sarurilor in sol si aer, umiditate ridicata, conditii climatice, miscari seismice). Aspectul acesta limiteaza timpul de viata al monumentelor, cladirilor si sit-urilor istorice, cu efecte negative pentru existenta sociala si spirituala a comunitatilor umane. Pe langa aceste aspecte, restaurarea tencuielilor si zidariei monumentelor istorice cu materiale necorespunzatoare a provocat adesea degradari severe. Astfel, a devenit imperioasa necesitatea de a gasi materiale de restaurare, de inalta calitate, care sa fie capabile sa asigure o suficienta rezistenta si durabilitate, precum si o buna compatibilitate cu structura materiala a obiectivelor ce urmeaza a fi restaurate. In acest sens, varul este un material cu o lunga istorie in constructia monumentelor istorice, care vine in intampinarea acestor cerinte prin proprietatile lui binecunoscute. Materialele liante pe baza de var ar trebui reconsiderate ca materiale ce pot garanta o reversibiltate si compatibilitate adecvate zonei de interventie.
Proiectul isi propune sa abordeze un studiu aprofundat privind modelarea caracteristicilor materialelor liante pe baza de var in functie de intentiile de utilizare, astfel incat acestea sa fie in concordanta cu materialele originale din monumentele istorice si in acelasi timp competitive pe plan mondial. Pornind de la o baza deja existenta, acumulata prin experienta de cercetare si practica a coordonatorului de proiect, se urmareste realizarea unor noi materiale liante de restaurare cu plus-valoare. Acest lucru se va realiza, in doua moduri:

• utilizand adaosuri, care, prin tip si proportie, vor permite modelarea caracteristicilor fizico-mecanice si estetice ale materialelor liante pe baza de var utilizate in refacerea continuitatii tencuielilor (tratamentul lacunelor). In acest sens vor fi studiate sisteme liante cu trei componente: var-adaos inert-adaos puzzolanic.
• bazandu-ne pe calitatea de auto-însănătosire a varului (“self-healing”) se vor realiza materiale liante sub forma de suspensii de particule micronice si submicronice de var (hidroxid de calciu), care sa asigure o buna consolidare a tencuielilor decoezive.  In acest caz se vor studia metodele de obtinere a varului de dimensiuni micronice/submicronice.

Evaluarea compatibilitatii materialelor de restaurare studiate in cadrul proiectului, prin:  testare in diferite medii (in concordanta cu factorii de degradare), aplicare pe modele suport similare cu situatiile existente in situ, testare in situ, va permite alegerea acelor materiale ale caror performante (”high-added value materials”) sa asigure serviabilitatea si durabilitatea lucrarilor de conservare-restaurare.

1.5. Obiectivele generale ale proiectului si rezultate estimate a fi obtinute

Obiectivul general al proiectului este realizarea unor materiale liante avansate destinate lucrarilor de conservare-restaurare ale monumentelor istorice din Romania. Noile materiale, prin caracteristicile lor, aduc un plus de valoare performantelor calitative ale interventiilor de restaurare, iar prin punerea lor la dispozitia restauratorilor se elimina riscul utilizarii unor produse necorespunzatoare.
Pentru atingerea obiectivului propus vor fi abordate doua directii:

• studierea sistemelor ternare de tip var-adaos inert-adaos puzzolanic, cu sau fara aditivi, pentru imbunatatirea caracteristicilor fizico-mecanice si estetice ale materialelor liante pe baza de var destinate refacerii continuitatii tencuielilor si suportului picturilor murale
• realizarea varului cu particule micronice/submicronice utilizat in lucrari de refacere a coeziunii tencuielilor si suporturilor picturilor murale

Rezultate

• realizarea bancii de date privind materialele liante utilizate in restaurare si caracteristicile acestora
• elaborarea tehnologiilor de obtinere a materialelor liante pe baza de var;
• obtinerea materialelor din sistemul de trei componentesi a varului micronic/submicronic;
• depunerea unei cereri de brevet de interes national: materialul/materialele considerate performante, care indeplinesc cerintele corespunzatoare principiilor restaurarii;
• publicarea unor articole in reviste indexate ISI si in alte baze de date internationale si nationale;
• diseminarea rezultatelor cercetarii prin participarea la conferinte nationale si internationale;
• masa rotunda si prezentarea noilor materiale la expozitii si manifestari organizate de program si de Ministerul Culturii
• prelegeri didactice pentru masteranzi si tineri cercetatori; demonstratii in situ.

RESPONSABILITATILE TEHNICE ALE PARTENERILOR IN CADRUL PROIECTULUI

C. O. – S.C. CEPROCIM S.A. în calitate de organizatie cu profil de cercetare-dezvoltare – conducator de proiect va efectua urmatoarele activitati:

• Studiul mecanismelor de inghet-dezghet, cristalizare saruri, formare compusi expansivi
• Studiu privind compozitia materialelor liante pe baza de var destinate refacerii continuitatii tencuielilor (tratamentul lacunelor)
• Studiu privind suspensiile pe baza de var (de dimensiuni micronice) destinate refacerii coeziunii tencuielilor din monumentele istorice
• Stabilirea ipotezelor de lucru privind modelarea caracteristicilor materialelor liante pe baza de var cu adaosuri si a suspensiilor de var utilizate în refacerea continuitatii si, respectiv, a coeziunii tencuielilor din monumentele istorice
• Obtinerea materialelor liante pe baza de var in sistemul cu trei compnente var-adaos inert-adaos puzzolanic
• Obtinerea varului cu spectru granulometric restrans (particule micronice/ submicronice)
• Evaluarea comportarii noilor materiale pe baza de var din sistem de trei componente si a suspensiilor de var aplicate pe epruvete de mortar de var, in conditii simulate de actiune a factorilor de degradare
• Evaluarea noilor materiale liante pe baza de var din sistemele cu trei componente abordate si a suspensiilor de particule micronice de var, in raport cu principiile conservarii si restaurarii: aplicarea materialelor destinate refacerii continuitatii, respectiv a coeziunii tencuielilor, pe modele suport similare originalului si in situ
• Înaintarea cererii de brevet
• Masă rotundă si prelegeri didactice pentru masteranzi si tineri cercetatori în scopul diseminării cunoştinţelor acumulate; demonstratii in situ. Expozitii si manifestari organizate de Programul 4 si Ministerul Culturii.
• Participare la simpozioane nationale/ internationale, masa rotunda
• Elaborarea rapoartelor de cercetare

P1 – UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI în calitate de partener (UNI) va efectua urmatoarele activitati:

• Studiul mecanismului de întărire şi a cineticii de reacţie în sistemul cu trei compnente var-adaos inert-adaos puzzolanic;
• Caracterizarea compozitional structurala a varului micronic/submicronic obtinut, prin analize de microscopie (optica, electonica), difractie de raze X
• Caracterizarea suspensiilor de var din punct de vedere al penetrabilitatii
• Evaluarea modificarilor structurale a noilor materiale pe baza de var din sistem de trei componente si a suspensiilor de var aplicate pe epruvete de mortar de var supuse unor conditii simulate de actiune a factorilor de degradare
• Evaluarea comportarii noilor materiale dupa intarire (aplicate pe modelele suport), in functie de tipul de adaos si, respectiv, concentratia suspensiilor de var
• Participare la simpozioane nationale/ internationale, masa rotunda
• Elaborarea rapoartelor de cercetare

P2 UNIVERSITATEA NATIONALA DE ARTE BUCURESTI în calitate de partener (UNI) va efectua urmatoarele activitati:

• Studiul efectului colonizarii biologice asupra pierderii coeziunii si aparitiei lacunelor
• Stabilirea exigentelor pe care trebuie sa le indeplineasca materialele destinate operatiunilor de conservare-restaurare, pentru monumentele din Romania
• Evaluarea caracteristicilor estetice ale materialelor liante pe baza de var in sistemul cu trei compnente var-adaos inert-adaos puzzolanic
• Rezistenta la atacul biologic, investigarea modificarilor cromatice a noilor materiale pe baza de var din sistem de trei componente si a suspensiilor de var aplicate pe epruvete de mortar de var, in conditii simulate de actiune a factorilor de degradare
• Realizarea modelelor suport similare cu originalul
• Stabilirea metodologiei de punere in opera si monitorizarea comportamentului materialelor pe parcursul aplicarii (pe modele suport)
• Observatii metodologice privind comportamentul materialelor pe parcursul aplicarii pe modele support
• Prelegeri didactice pentru masteranzi si tineri cercetatori în scopul diseminării cunoştinţelor acumulate
• Participare la simpozioane nationale/ internationale, masa rotunda
• Elaborarea rapoartelor de cercetare

P3 – INSTITUTUL DE CERCETARI PENTRU ECHIPAMENTE SI TEHNOLOGII IN CONSTRUCTII BUCURESTI în calitate de partener (SACD) va efectua urmatoarele activitati:

• Testare caracteristici fizico-mecanice a materialelor liante pe baza de var in sistemul cu trei compnente var-adaos inert-adaos puzzolanic
• Rezistenta noilor material (din sistemul de trei component si a suspensiilor aplicate pe epruvete de mortar de var) in conditii simulate de degradare: cristalizare saruri,inghet-dezghet, conditii de imbatranire accelerate
• Participare la simpozioane nationale/ internationale, masa rotunda
• Elaborarea rapoartelor de cercetare

ETAPE PREVAZUTE IN PROIECT

Etapa I – Studiu privind posibilităţile de modelare a caracteristicilor materialelor liante pe baza de var în scopul creşterii performanţelor calitative ale acestora şi durabilităţii intervenţiilor de conservare-restaurare
Etapa II – Cercetari preliminarii in vederea obtinerii materialelor liante pe baza de var in sistemul cu trei compnente var-adaos inert-adaos puzzolanic.
Etapa III – Obtinerea materialelor liante pe baza de var in sistemul cu trei compnente var-adaos inert-adaos puzzolanic: modelarea caracteristicilor acestora pentru refacerea continuitatii tencuielilor.
Etapa IV – Obtinerea varului cu spectru granulometric restrans (particule micronice/ submicronice) pentru modelarea caracteristicilor liantilor pe baza de var destinati refacerii coeziunii tencuielilor. Realizarea suspensiilor de var.
Etapa V – Comportarea noilor materiale pe baza de var din sistem de trei componente si a suspensiilor de var aplicate pe epruvete de mortar de var, in conditii simulate de actiune a factorilor de degradare.
Etapa VI – Evaluarea noilor materiale liante pe baza de var din sistemele cu trei componente abordate si a suspensiilor de particule micronice de var, in raport cu principiile conservarii si restaurarii: aplicarea materialelor destinate refacerii continuitatii, respectiv a coeziunii tencuielilor, pe modele suport similare originalului si in situ.

REZULTATE

Etapa I

In studiul prezentat in aceasta etapa s-a aratat ca degradarea monumentelor istorice are loc datorita unor mecanisme de degradare care sunt in principal procese de inghet-dezghet, cristalizare a sarurilor, formare compusi expansivi, atac biologic. Principalii factori care stau la baza acestor procese sunt umiditatea, sarurile, variatiile de temperatura. Dintre acestia, umiditatea este initiatorul principal al proceselor de degradare din monumentele istorice.

O regula de baza in conservarea-restaurarea monumetelor istorice este ca orice interventie de conservare asupra obiectului de patrimoniu sa se supuna urmatoarelor principii fundamentale, stabilite prin Chartele internationale: autenticitate, minima interventie, reversibilitatea, compatibilitatea, retratabilitatea, diferentierea interventiei. Raspunzand acestor principii, noile materiale de restaurare trebuie sa asigure armonizarea cu originalul, durabilitatea si sustenabilitatea lucrarii.

Exigentele tehnice care ajuta la stabilirea performantelor noului mortar de restaurare se refera la caracteristici ale suprafetei (culoare, textura, finisarea suprafetei), compozitie (tipul liantului si agregatelor, distributia granulometrica a agregatului), rezistente mecanice (la compresiune, intindere si incovoiere), elasticitate (modul de elasticitate si deformabilitate), caracteristici fizice (porozitate totala, greutate specifica aparenta, distributia dimensionala a porilor, absorbtia apei prin capilaritate, permeabilitatea la vaporii de apa), coeficient de dilatare termica, continut de saruri solubile, caracteristici particulare – necesare, de la caz la caz: rezistenta la inghet-dezghet, rezistenta la cristalizarea sarurilor, rezistenta la atmosfera poluata etc.

In compozitia materialelor liante pe baza de var destinate refacerii continuitatii tencuielilor (tratamentul lacunelor) liantul este varul aerian sau hidraulic, iar ca adaos se pot utiliza calcar, tuf vulcanic, portelanit, perlit, metacaolinit, silice ultrafina, cenusa de termocentrala. Aceste adaosuri pot avea influenta asupra carateristicilor fizico-mecanice, asupra rezistentei la inghet-dezghet, cristalizare saruri, precum si asupra caracteristicilor estetice (ex. culoare).
In finalul lucrarii au fost stabilite ipotezele de lucru privind:

• Modelarea caracteristicilor materialelor liante pe baza de var cu adaosuri utilizate in refacerea continuitatii tencuielilor;
• Modelarea caracteristicilor suspensiilor de var utilizate in refacerea coeziunii tencuielilor.

Etapa II

Prezenta lucrare a avut ca scop cercetarea preliminară a unor materii prime necesare obţinerii materialelor liante pe bază de var în sistemul cu trei compnente var – adaos inert – adaos puzzolanic.
Materiile prime alese au fost caracterizate din punct de vedere chimic, structural (microscopie optică) şi mineralogic (difracţie de raze X şi analiză de energie dispersivă a radiaţiilor X – EDAX). Pe baza rezultatelor obţinute se poate spune că, din punct de vedere chimic, structural şi mineralogic, materiile prime selecţionate sunt compatibile cu materialele constitutive ale monumentelor istorice datate până în secolul XIX. 
Au fost stabilite sistemele compoziţionale de materii prime astfel încât să se realizeze materiale liante optime din punct de vedere structural, care să ofere, in acelaşi timp, o gamă largă cromatică specifică diversităţii monumentelor istorice.

Diseminare rezultate:

Materiale liante pentru restaurarea monumentelor istorice – Masă rotundă: Produse pentru restaurarea construcţiilor şi a monumentelor istorice, CONSTRUCT EXPO AMBIENT, ROMEXPO, Sala Cupola, Pavilion 1, 7 mai 2009, Bucuresti