Κριτήρια & μεθοδολογία αποτίμησης υλικών & στρατηγικός σχεδιασμός επεμβάσεων καθαρισμού σε μαρμάρινες επιφάνειες μνημείων

Abstract

The aim of this thesis is the configuration of the assessment criteria, the methodology compilation and the strategic planning of cleaning interventions applied on marble architectural surfaces of monuments. The investigation areas are located on the architectural marble surfaces of the historic buildings of National Library of Greece and National Archaeological Museum; presenting the following decay patterns: black-grey crusts, washed out surfaces, and inter-granular fissuring. Pilot cleaning interventions were selected and applied on the investigated surfaces, based on the presented decay and the international common practice. These pilot cleaning interventions where assessed using the following non destructive techniques: fiber optics microscopy, laser profilometry, colorimetry, digital image analysis of scanning electron microscopy images (DIP-SEM), as well as scanning electron microscopy with energy dispersive x-ray spectroscopy (SEM-EDS), after sampling. The following cleaning assessment criteria are configured, based on the experimental results: 1ο: Chemical-mineralogical composition of the surfaces-stratification Critical Parameters: Preservation of Patina & Authentic Material, Removal of Black Depositions Experimental Techniques: SEM-EDS, Colorimetry 2ο: Surface Microstructure Critical Parameters: Roughness, Surface area, Fracture Density, Experimental Techniques: LP, DIP-SEM 3ο:Color Critical Parameter: Total Color Difference, Experimental Technique: Colorimetry 4ο: Durability Critical Parameters (clear indications): Roughness, Surface area, Fracture Density, Experimental Techniques: LP, DIP-SEM Critical Parameter feasible measurable in time: Total Color Difference, Experimental Technique: Colorimetry In addition, 3 fuzzy logic models were developed for the estimation of cleaning performance index (depending on the presented decay pattern), whereas the target of the acceptance threshold levels for each assessment criterion is accomplished. In parallel, under the framework of the further study of the 4th assessment criterion, GIS use is suggested as a methodological tool for the control and monitoring of the preservation state of cleaned surfaces. Finally, the integrated methodology of cleaning interventions assessment is compiled, whereas strategic planning is achieved, developing an integrated decision making system for the assessment of cleaning interventions, through the incorporation of fuzzy logic models into GIS.

Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η διαμόρφωση των κριτηρίων αποτίμησης, η συγκρότηση της μεθοδολογίας και η επίτευξη του στρατηγικού σχεδιασμού των επεμβάσεων καθαρισμού σε μαρμάρινες αρχιτεκτονικές επιφάνειες μνημείων. Οι εξεταζόμενες αρχιτεκτονικές επιφάνειες μαρμάρου βρίσκονται στα ιστορικά κτίρια της Εθνικής Βιβλιοθήκης της Ελλάδος και του Εθνικού Αρχαιολογικού Μουσείου και παρουσιάζουν τους τύπους φθοράς της φαιόμαυρης κρούστας, των αποπλυμένων επιφανειών και των περικρυσταλλικών ρηγματώσεων. Βάσει της φθοράς και της διεθνούς πρακτικής εφαρμόστηκαν πιλοτικά κατάλληλες επεμβάσεις καθαρισμού που αποτιμήθηκαν με την εφαρμογή: των μη καταστρεπτικών τεχνικών της μικροσκοπίας οπτικών ινών, της χρωματομετρίας, της laser προφιλομετρίας-LP, της παλμικής υπέρυθρης θερμογραφίας, της ψηφιακής επεξεργασίας εικόνων ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης-DIP-SEM, καθώς και του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης με μικροανάλυση ακτίνων Χ-SEM-EDS, κατόπιν δειγματοληψίας. Βάσει των αποτελεσμάτων των παραπάνω τεχνικών διαμορφώνονται τα εξής κριτήρια αποτίμησης: 1ο:Χημική-ορυκτολογική σύσταση των επιφανειών-Διαστρωμάτωση Κρίσιμες Παράμετροι: Διατήρηση Πάτινας & Αυθεντικού Υλικού, Απομάκρυνση Μαύρων Επικαθήσεων, Τεχνικές Μέτρησης: SEM-EDS, Χρωματομετρία 2ο:Επιφανειακή Μικροδομή Κρίσιμες Παράμετροι: Τραχύτητα, Ενεργή Επιφάνεια, Πυκνότητα Ρηγματώσεων, Τεχνικές Μέτρησης: LP, DIP-SEM 3ο:Χρώμα Κρίσιμες Παράμετροι: Συνολική Διαφορά Χρώματος, Τεχνικές Μέτρησης: Χρωματομετρία 4ο:Ανθεκτικότητα στο Χρόνο Κρίσιμες Παράμετροι, (σαφών ενδείξεων): Τραχύτητα, Ενεργή Επιφάνεια, Πυκνότητα Ρηγματώσεων, Τεχνικές Μέτρησης: LP, DIP-SEM Κρίσιμη Παράμετρος, Εφικτά Μετρήσιμη στο Χρόνο: Συνολική Διαφορά Χρώματος Τεχνική Μέτρησης: Χρωματομετρία Για το σαφή προσδιορισμό δε, των ορίων αποδοχής των επιδιωκόμενων στόχων του κάθε κριτηρίου αποτίμησης αναπτύχθηκαν 3 μοντέλα ασαφούς λογικής, όπου η αποτελεσματικότητα των καθαρισμών εκτιμάται, ανάλογα με τον παρουσιαζόμενο τύπο φθοράς. Παράλληλα, διερευνώντας το 4ου κριτήριο αποτίμησης, προτείνεται η χρήση του ΓΣΠ ως μεθοδολογικού εργαλείου για τον έλεγχο και την παρακολούθηση στο χρόνο της εξέλιξης της κατάστασης διατήρησης των καθαρισμένων επιφανειών. Τέλος, συγκροτείται η ολοκληρωμένη μεθοδολογία αποτίμησης επεμβάσεων καθαρισμού και πραγματοποιείται ο στρατηγικός σχεδιασμός τους αναπτύσσοντας ένα ολοκληρωμένο σύστημα λήψης απόφασης για την αποτίμηση των επεμβάσεων καθαρισμού, που προκύπτει από την ενσωμάτωση των μοντέλων της ασαφούς λογικής στο ΓΣΠ.