Tradiční vápenné technologie historických staveb a jejich využití v současnosti

Transkript

1 REDAKČNĚ UPRAVENÁ ZÁVĚREČNÁ ZPRÁVA výzkumného projektu Tradiční vápenné technologie historických staveb a jejich využití v současnosti realizovaného v rámci Programu aplikovaného výzkumu a vývoje národní a kulturní identity (NAKI) podporovaného Ministerstvem kultury České republiky Identifikační kód projektu: DF11P01OVV010 Doba řešení: 03/ /2015 Příjemce: Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i. Prosecká 76, Praha 9 Odpovědný řešitel příjemce: Ing. Jan Válek, Ph.D valek@itam.cas.cz

2 Obsah 1. Organizace účastnící se projektu 3 2. Řešitelský tým 3 3. Celkové náklady za projekt 3 4. Cíle projektu a výzkumu vápenných technologií 4 5. Zhodnocení průběhu řešení 4 6. Aplikované výsledky Specializované mapy surovinových zdrojů a technologií pro výrobu vápna Popis využití specializovaných map Experimentální vápenná pec (funkční vzorek) Popis využití experimentální vápenné pece Specializované vápenné pojivo pro přípravu malt a omítek tradičními technologiemi (funkční vzorky) Popis využití specializovaných vápenných pojiv Metodika výroby vápenných pojiv Popis využití metodiky Výstava Calcarius čili vápeník Další využití výstavy Využití znalostí a výsledků pro vzdělávání a publicitu Semináře a prezentace projektu Webová stránka projektu Závěrečné shrnutí Seznam dosažených výsledků Aplikované výsledky Publikační výsledky 17 2

3 1. Organizace účastnící se projektu Příjemce (1): Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i. Prosecká 76, Praha 9 (ÚTAM) Další účastník projektu (2): Národní technické muzeum Kostelní 1320, Praha 7 (NTM) Další účastník projektu (3): Archeologický ústav AV ČR, v. v. i., Praha Letenská 4, Praha 1 (ARÚP) 2. Řešitelský tým Ing. Jan Válek, Ph.D., odpovědný řešitel příjemce 1 PhDr. Martin Ebel, Ph.D., odpovědný řešitel dalšího účastníka 2 Mgr. Jana Maříková-Kubková, Ph.D., odpovědná řešitelka dalšího účastníka 3 Další členové řešitelského týmu: Ing. Jan Bryscejn 1 Mgr. Dita Frankeová 1 Ing. Jiří Frankl, Ph.D. 1 Mgr. Eveline van Halem 1 Bc. Petra Hauková 1 RNDr. Iva Herichová 3 Josef Jiroušek 1 Ing. Tomáš Matas 1 Mgr. Pavel Kodera, Ph.D. 2 Mgr. Michal Panáček 1 Ing. Olga Skružná 1 Ing. Eva Stuchlíková 1 Mgr. Marek Suchý, Ph.D. 3 RNDr. Antonín Zeman, CSc. 1 Další spolupracovníci: Mgr. Petr Kozlovcev 1 Mgr. Jaroslav Řihošek 1 Mgr. Pavla Tomanová 3 3. Celkové náklady za projekt Tabulka 1. Náklady projektu za dobu řešení Položka Osobní náklady celkem Kapitálové výdaje celkem Provozní výdaje Náklady na služby celkem Režijní náklady celkem CELKEM Vynaložené náklady Kč Kč Kč Kč Kč Kč 3

4 4. Cíle projektu a výzkumu vápenných technologií Po staletí bylo vápno zásadním materiálem, který ovlivňoval konstrukci staveb, jejich funkci a vzhled. Každá doba přirozeně přispěla něčím novým a také vápenné technologie prodělávaly svůj vývoj spolu se společností. V současném stavebním průmyslu a materiálech má ale vápno již pouze marginální úlohu. Na druhou stranu jsou náš po staletí kultivovaný životní prostor, naše historická města a architektonické památky stále ještě živoucím dokladem znalostí, řemeslné dovednosti a estetického cítění našich předků. Snahou tedy je aplikovat současné znalosti, aby se zachovaly kvality, které jsou spojeny s použitím vápna jako historického stavebního materiálu, a využilo se tradičních vápenných technologií k ochraně věrohodnosti a autentičnosti našeho kulturního dědictví. Cíle projektu Hlavním cílem projektu byl výzkum a vývoj tradičních vápenných technologií, který umožní jejich opětovné využití při opravách architektonických památek. Pro naplnění hlavního cíle projektu byly sledovány čtyři hlavní linie: - Identifikace zaniklých surovinových zdrojů a specifických technologií zpracování vápenného pojiva ve spojení s jejich využitím v historických stavbách. - Vývoj a realizace vápenné pece a tradiční technologie výpalu pro malovýrobu vápenných pojiv. - Vývoj a návrh vápenných pojiv využívaných v minulosti, včetně jejich zpracování, s ohledem na možnosti jejich současného použití. - Návrh programu pro vzdělávání, který podpoří opětovné zavedení tradičních vápenných materiálů a technologií pro opravu architektonických památek. Informování veřejnosti o tradičních technologiích a jejich současném možném využití. Cíle a náplň projektu odpovídaly tematické prioritě programu MK ČR NAKI TP 3.3 Materiály a technologie pro záchranu a zachování kulturního dědictví a jejímu zaměření b) zhodnocení tradičních materiálů a technologií pro znovu zavedení do praxe a e) regionální zdroje historických materiálů. Z menší části také TP 1.1 Nemovité kulturní dědictví a jejímu zaměření a) vytváření metodik, podkladů, pracovních postupů s využitím moderních technologií a materiálů v procesu zkvalitnění péče o nemovité kulturní dědictví (záchrana, konzervace, rekonstrukce) a e) začlenění problematiky nemovitého kulturního dědictví do vzdělávacích procesů. 5. Zhodnocení průběhu řešení Na projektu se podíleli řešitelé ze tří institucí pod vedením příjemce. Spolupráce měla velmi dobrou úroveň a přispěla ke zdárnému splnění odborných úkolů. Výzkumné a vývojové práce byly strukturovány do čtyř navzájem souvisejících částí, které byly řešeny samostatně a souběžně po dobu trvání projektu. V první části se řešitelé společně věnovali vývoji geografického informačního systému, který shrnoval dostupné informace ohledně surovin a technologií pro výrobu vápna. V této části se plně uplatnila mezioborová spolupráce, která zahrnovala zpracování informací z geologie, archeologie, historie, stavebnictví a architektury. Pokrok byl dosažen již ve vlastním vývoji geodatabáze, v možnosti vzájemně porovnat doposud kusé informace a vytvoření nových specializovaných mapových děl v digitální podobě webových mapových aplikacích. Další fází byl vývoj a konstrukce vápenné pece jako nového funkčního vzorku, který může sloužit jak pro další výzkum tradiční výroby vápna, tak i jako prototyp pro malosériovou výrobu specializovaných vápenných pojiv. Během projektu se realizovalo devatenáct experimentálních výpalů, které umožnily popis 4

5 fungování pece a ověření jejích provozně technických parametrů. Ve třetí části se projekt věnoval vývoji tří specializovaných vápenných pojiv a určení základních parametrů ve vztahu k jejich výrobě a zpracování. Výzkum vyšel z možností vlastní výroby vápenných pojiv s využitím historicky známých technologií. V poslední fázi se řešitelé společně zaměřili na různé způsoby využití a šíření nově získaných poznatků mezi odborníky a veřejnost. Cílem bylo informovat o projektu a jeho výstupech nejen v odborných kruzích, ale též ověřit potenciální využití získaných znalostí ve vzdělávání (mládeže, celoživotním a profesním) a odpovídajícím způsobem informovat o možnostech využívání tradičních vápenných technologií i širokou veřejnost. Během pětiletého trvání projektu se řešitelé zúčastnili řady odborných konferencí a seminářů, ale také iniciovali několik odborných a informativních setkání. Nejvýznamnějším výstupem bylo v tomto ohledu uspořádání výstavy Calcarius čili vápeník v Centru stavitelského dědictví Plasy na konci roku Pro projekt se vžil jednoslovný pracovní název Calcarius, který je využit i jako adresa webových stránek na nichž jsou k dispozici informace o projektu a jeho výstupech. V tabulce 2 je uveden přehled dosažených výsledků projektu. Tabulka 2. Výčet očekávaných a dosažených výsledků Výsledek výzkumu Aplikované výsledky Specializované mapy surovinových zdrojů a technologií pro výrobu vápna Vápenná pec pro malovýrobu vápenných pojiv Specializované vápenné pojivo pro přípravu malt a omítek tradičními technologiemi Certifikovaná metodika výroby vápenných pojiv Výstava o tradičních vápenných technologiích Publikační výsledky Technologie malovýroby vápenných pojiv Odborné články Kategorie výsledků dle druhu N specializovaná mapa s odborným obsahem Výsledky plánované Výsledky dosažené 1 1 G funkční vzorek 1 1 G funkční vzorek 3 3 N certifikovaná metodika 1 1 E uspořádání výstavy 1 1 B odborná kniha v ostatních jazycích (obor NRRE) J imp článek v impaktovaném časopise J neimp. článek v recenzovaném časopise (obor NRRE) D článek ve sborníku 3 8 Odborný článek bez zařazení 12 4 Publikační výsledky celkem

6 6. Aplikované výsledky 6.1. Specializované mapy surovinových zdrojů a technologií pro výrobu vápna Předmětem bylo mapování výskytu historických zdrojů surovin pro výrobu vápenného pojiva, technologií zpracování vápna a vazeb mezi surovinovým zdrojem, zpracovatelskými technologiemi a využitím ve stavbách. Základem prací bylo obsahové vymezení, navržení organizace, zpracování a prezentace zaznamenávaných dat. Za tím účelem byla navržena databáze a vybráno softwarové řešení geografického informačního systému od firmy ESRI, kterou v ČR zastupuje firma ArcData. Konkrétně byl vybrán software ArcGIS Desktop úrovně Standard s technologií ArcSDE, Microsoft SQL Server 2008 a dále ArcGIS Server Workgroup Standard pro možnost přenosu mapových služeb na web. Sama databáze byla vytvořena v relačním databázovém systému Microsoft SQL Server 2008 R2, s využitím technologie ArcSDE, která umožňuje pracovat s SQL databází v prostředí ArcGIS, konkrétně v ArcCatalogu [1]. Během projektu byla excerpována celá řada informačních zdrojů a tato vybraná data vytváří náplň geodatabáze nazvané Calcarius. S ohledem na databázové zpracování lze v digitální podobě vytvářet nad získanými daty další úkony a uložená data dále analyzovat, třídit nebo charakterizovat jejich vztah k okolí [2]. Pro naplnění cílů projektu byly ve službě ArchGIS Online vytvořeny základní webové mapové aplikace, které společně vytváří souborné mapové dílo, jež je jedním z výstupů projektu. Ukázka jednoho z možných tištěných výstupů je na obr. 1. Mapa historických a současných zdrojů surovin pro vápenné technologie vznikla syntézou dostupných údajů o lomech a místech těžby vápence a souvisejících technologiích. Vybrané popisné informace jsou přiřazeny k polohově definovanému bodu, který lokalizuje místo surovinového zdroje. Mapa zobrazuje výskyt dokumentovaných lomů a surovinových zdrojů od 12. století po současnost. Hlavním atributem mapy je zjištěné časové zařazení využívání horninových ložisek z hlediska založení jejich těžby, doby provozu, ukončení těžby a opuštění místa. Tyto informace jsou získány z archivních zdrojů, literatury a ze soupisových a mapovacích geologických prací, které dané surovinové zdroje popisují. Přesnost a kompletnost mapy je závislá na kvalitě a přesnosti dochovaných informací; obecně platí, že klesá, čím více se časově vzdaluje od 20. století. Mapa karbonátových surovin pro výrobu vápna umožňuje detailnější zobrazení lokalit na základě chemického složení, stáří a litologického popisu kamene. Hlavním atributem mapy je tedy rozlišení lomů a surovinových zdrojů podle geologického označení vápence a jeho složení. Chemické složení se uvádí jako průměr z analýz obsažených v publikovaných, popř. archivovaných průzkumných zprávách. Ve specifických případech je chemické složení doplněno o poznatky získané z vlastního odběru vzorků a individuálních analýz. Geologická skladba je popsána a doplněna na základě regionálních znalostí. Mapa charakterizuje čistotu suroviny pomocí cementačního indexu. Přesnost a kompletnost mapy je dána dostupností pramenů. Mapa vápenných technologií umožňuje zobrazit výskyt historických pecí, mís, karbů, milířů a dalších vápenických zařízení počínaje archeologickými nálezy ze starověku a raného středověku a konče průmyslovými a technickými památkami 20. století. Kromě popisu technologie je hlavním atributem opět časové zařazení. Pro určení místa a popis technologie byly využity informace z literatury a písemných pramenů [3, 4], z Archeologické databáze Čech, historických mapových děl, vlastního zjištění v terénu [5, 6] a informace z regionálních muzeí, archivů [7] nebo z webových stránek zaměřených na historické či technické památky. Popis archeologické nálezů z oblasti Moravy byl získán z publikovaných písemných pramenů. Přesnost a kompletnost mapy je opět dána dostupností údajů. 6

7 Obr. 1. Mapový výstup geodatabáze Calcarius, Mapa historických a současných zdrojů surovin pro vápenné technologie z katalogu výstavy Calcarius, čili vápeník Popis využití specializovaných map Geodatabáze Calcarius 1 v současné době obsahuje přes 800 záznamů o surovinových ložiscích, pro které kromě lokalizace poskytuje i historické údaje a orientační časové zařazení; udává podrobnější geologické informace o vápencích z různých lomů včetně jejich chemického složení; zahrnuje přes 400 údajů o vápenných pecích a dalších souvisejících technologiích; uvádí místa nejstaršího využití vápenných technologií. Geografický informační systém navíc umožnuje hledání vztahů k dnešní i k historické krajině, zkoumání polohy prvků vůči sobě navzájem a vytváření nových dat pomocí prostorových analýz. Obsah databáze je ve své aktuální verzi přístupný přes webové rozhraní jako soubor mapových aplikací. Tento prezentační výstup tří základních webových aplikací umožnuje práci s daty širokému spektru uživatelů (architektům, projektantům, technologům, stavebním historikům, odborným památkovým pracovníkům ad.). Kromě přímého uživatelského přístupu přes internet jsou data dostupná pro nekomerční využití ve formě sdílených WMS služeb. WMS služby vytvořené v rámci projektu náleží do kategorie autorské dílo a podléhají tudíž autorsko-právní ochraně podle zákona č. 121/2000 Sb. Poskytnutá data může uživatel využít pro vlastní potřebu nebo nekomerčně prezentovat na internetu. Vlastní potřebou se rozumí užití, jehož účelem není dosažení přímého nebo nepřímého hospodářského nebo obchodního prospěchu. Prezentací se rozumí vždy jen zprostředkování nahlížení dat na webových stránkách uživatele. Uživatel není oprávněn poskytnout zprostředkování nahlížení dat na internetových stránkách jiných 1 Geodatabáze a mapy jsou spolu s dalšími výstupy přístupné na 7

8 subjektů ani těmto subjektům poskytnout obrazy dat jiným způsobem (např. pomocí svých prohlížecích služeb). Širší využití výsledků je možné na základě licenční smlouvy s vlastníky majetkových práv zastoupené Ústavem teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i Experimentální vápenná pec (funkční vzorek) Na jaře 2012 byla v bývalých Solvayových lomech postavena experimentální vápenná pec a zřízeno externí pracoviště označené jako Experimentální centrum pro tradiční výrobu vápenných pojiv. Jde o místo, kde se nachází skanzen těžby a zpracování vápence a který vede zájmové sdružení Barbora. Náplní centra byl ve shodě s projektem výzkum dnes již zapomenutých vápenných pojiv. Základem pak byl vývoj, konstrukce a experimentální provoz vápenné pece, která umožňuje výrobu vápna tradičními technologiemi. Kromě vlastní pokusné výroby sloužila pec i k popsání vlivu tradičního způsobu výpalu na kvalitu vápna. Cílem vývojových prací bylo i samo ověření návrhu pece a popsání její činnosti jako funkčního vzorku malosériového výrobního zařízení. Konstrukce pece a ověření její funkčnosti bylo důležitým milníkem pro průběh a naplnění cílů projektu. Při návrhu vápenné pece byla zohledněna následující kritéria: pec musela umožnovat výpal vápence tak, aby byl celý proces srovnatelný s technologiemi používanými v době od 12. do poloviny 19. století [8]. Musela mít kapacitu úměrnou experimentálnímu provozu, splňovat nároky na trvanlivost, jednoduchost obsluhy a bezpečnost provozu. S ohledem na popis fungování pece se během procesu výpalu monitorovala teplota ve třech horizontálních profilech a třech osách pomocí termočlánků typu S. Dále byly sledovány obsah O2, CO a CO2 ve spalinách v komíně, rychlost proudění vzduchu a tlak okolního prostředí. Monitorování průběhu výpalu se za účelem zpětné kontroly a optimalizace procesu výpalu vyhodnocovalo [9]. Během čtyřletého provozu se uskutečnilo celkem 19 experimentálních výpalů vápna. Obr. 2. Vápenná pec Experimentálního centra pro tradiční výrobu vápenných pojiv (vlevo) a řez pecí (vpravo). Vápennou pec tvoří malá cylindrická šachta o vnitřním průměru 0,8 m a výšce 1,3 m nad litinovým roštem. První zkušební výpal vápna a ukázku zpracování výrobní projektové dokumentace dokládá obr. 2. Pec je konstruována pro maximální vsázku 1 t vápence. Způsob uložení vápence a velikost jednotlivých kamenů záleží na druhu zvoleného paliva a tím i na průběhu výpalu. Při první variantě se jako palivo používá dřevo, které hoří v topeništi pod klenbou tvořenou vsázkou vápence. Palivo se přikládá tak dlouho, než se dosáhne teploty 8

9 nad 900 C, a dále po dobu, která je odvozena od velikosti vložené suroviny (kamene), dokud se vápenec úplně nerozloží a nepřemění na vápno. Při druhé variantě výpalu se vsázka s palivem smíchá a touto směsí se pec naplní v celém svém objemu. Jako palivo lze pro tento způsob použít dřevěné brikety nebo uhlí. Po zapálení palivo postupně prohoří; vlivem dosažení teploty nad 900 C se vápenec rozloží a přemění na vápno. V tomto případě je nutné správně zvolit poměr množství paliva k vypalovanému kameni a jeho velikosti Popis využití experimentální vápenné pece Vlastní výroba vápna poskytla unikátní surovinu pro detailní materiálový výzkum vápenných pojiv a umožnila i výzkum tradičních technologií výroby a zpracování vápna. Výzkum prokázal, že v tradiční peci lze výpalem dřevem vyrobit velmi kvalitní vápno. Na druhou stranu nelze využívat tradiční způsob výpalu bez dalších návazných znalostí, které se v minulosti používaly k dosažení požadované kvality. Studium tradičních technologií výroby a zpracování vápna tyto postupy popisuje a umožňuje tak jejich zhodnocení pro využití v památkové praxi. Využití funkčního vzorku je zejména v návazné vlastní výzkumné a vývojové činnosti ústavu. Experimentální vápennou pec v Solvayových lomech bude po skončení projektu možné využít pro malosériovou zakázkovou výrobu vápenných pojiv v rámci hospodářské činnosti ústavu. Vlastní pec je funkčním vzorkem a na základě publikovaných informací ji lze ideově zkonstruovat a provozovat. Publikace o vyvinuté technologii tak ukazují možnosti malovýroby výroby a tím podporují rozvoj a znovuzavedení malovýroby tradičních vápenných technologií. Další, nepublikované, výzkumem získané informace o technologických postupech jsou vázány na licenci, kterou poskytuje na základě smlouvy vlastník majetkových práv Ústav teoretické a aplikované mechaniky, AV ČR, v. v. i Specializované vápenné pojivo pro přípravu malt a omítek tradičními technologiemi (funkční vzorky) Předmětem tohoto okruhu byl vývoj vápenných pojiv z místních surovin na základě využití tradičního způsobu výpalu vápna [10, 11]. Vývoj se týkal tří základních skupin pojiv: přirozeně hydraulického vápna, vysokoprocentního vápna zpracovaného ve formě odležené vápenné kaše a kusového páleného vápna pro přímé zpracování s plnivem za tepla. V rámci výzkumu byly definovány klíčové vlastnosti a technologické vlivy, které byly laboratorně ověřeny a jež umožňují reprodukovat kvalitu tradičně vyráběného produktu [12, 13, 14]. Část výzkumných prací se též věnovala bližšímu popisu dostupných surovin [15, 16]. Projekt umožnil i výzkum reologických vlastností vápenných kaší a jejich změn vlivem stárnutí a uložení. Během tříleté výzkumné fáze se periodicky hodnotily vlastnosti vápenných kaší uložených ve zracích jámách ve skanzenu Solvayovy lomy a v laboratorních podmínkách. Vápenné kaše byly popisovány z pohledu mikrostrukturálních změn (laserové velikosti částic, plocha povrchu, pórovitost, SEM, viz obr. 3) a z hlediska zpracovatelnosti měřením plasticity metodou Emley [17]. Pro určení optimální teploty výpalu ve vztahu k mineralogickému složení pojiva a jeho funkčních vlastností byl realizován základní výzkum, jehož závěry byly publikovány v impaktovaném časopisu Materials and Construtions [18]. Graf na obr. 4. ukazuje výsledek porovnání vápen kalcinovaných při různých teplotách v laboratorní peci. 9

10 Obr. 3. Morfologické přeměny vápenných kaší v čase zobrazené v SEM. Zleva: struktura páleného vápna (CaO), vápenná kaše hodnocená v intervalech den, měsíc a 18 měsíců. Obr. 4. Vliv kalcinační teploty na dobu hašení vápna při zkoušce reaktivity dle EN Přirozeně hydraulické vápno (dvorecko-prokopské vápence) se pálilo v laboratorních podmínkách. Tradiční vápenná kaše (funkční vzorek) Funkčním vzorkem je nehydraulické vápenné pojivo ve formě vápenné kaše, viz obr. 5. Jeho předností je soubor vlastností, který je dán kvalitou výchozí suroviny, způsobem výpalu, hašením v nadbytku vody a uležením. Využití vápenné kaše je spojeno s ověřenými tradičními postupy, které zajišťují její kvalitu. Nově byly definovány klíčové vlastnosti a technologické vlivy, jež byly laboratorně ověřeny a umožňují kontrolu kvality tradičně vyráběného produktu [14, 19, 20]. Unikátní a zároveň hospodářsky významnou vlastností tohoto vzorového produktu je právě napodobení historické předlohy. Tradiční přirozeně hydraulické vápno (funkční vzorek) Funkčním vzorkem je přirozeně hydraulické vápenné pojivo vhodné pro využití ve stavebnictví a zejména pro opravy historických objektů. Experimentálně bylo přirozeně hydraulické vápno vyrobeno z dvorecko-prokopských vápenců. Jeho unikátní a zároveň hospodářsky významnou vlastností je právě napodobení historické předlohy (obdobná výchozí surovina). Klíčové vlastnosti a kvalita vápenného pojiva byly laboratorně nově ověřeny i s ohledem na tradiční technologie výroby a zpracování [18]. 10

11 Obr. 5. Dva roky odleželá vápenná kaše drží svůj tvar po vyjmutí z jámy díky svojí konzistenci. Horká vápenná malta (funkční vzorek) Funkčním vzorkem je speciální vápenná malta připravená hašením vápna přímo ve směsi s pískem a vodou. Její charakteristickou vlastností je napodobení historické předlohy s dodržením určitého složení a postupu přípravy, které jsou podstatné pro zaručení jejích specifických vlastností [20]. Horká vápenná malta je připravena postupem, při kterém se nehašené vápenné pojivo smíchá s vlhkým či mokrým pískem. K vyhašení vápna může podle způsobu zpracování dojít v různých časových intervalech, podstatné je, že nastává v momentě, kdy je vápno ve směsi s pískem. Přirozeně hydraulické vápno zpracované jako horká malta bylo použito při rekonstrukci památkově chráněného haltýře v obci Salajna, obr. 6. Obr. 6. Čerstvě zpracovaná horká malta (vlevo). Omítka z vápna vyrobeného v experimentální peci v Solvayových lomech. Rekonstrukce haltýře v obci Salajna (vpravo) Popis využití specializovaných vápenných pojiv Vápenná kaše vyrobená ve shodě s funkčním vzorkem má vícero možností využití a má zásadní význam pro restaurování historických uměleckých a řemeslných děl, jako jsou nástěnné malby, sgrafitové a štukové výzdoby, nátěry a další speciální použití. Z dnešního pohledu se jako nejdůležitější jeví zaměření na výrobu velmi jemné uleželé vápenné kaše, 11

12 využitelné na štuky a jakostní aplikace. Obdobná vápenná kaše se v současnosti do ČR dováží ze zahraničí (převážně z Francie nebo Itálie) a je ceněným restaurátorským materiálem. Přirozeně hydraulické vápenné pojivo se uplatňuje především v péči o stavební památky. Tato vápenná pojiva jsou v dnešní době potřebná zejména pro zachování autenticity a věrohodnosti staveb, respektive jejich prvků v místech, kde byla v minulosti použita. Možnost použít vápenné pojivo, které odpovídá po vzhledové i funkční stránce historické předloze, je totiž z památkového pohledu zcela zásadní. Přirozeně hydraulické vápenné pojivo se do ČR v současnosti dováží. Místní výroba i přes dostatek vhodných surovin neexistuje. Přesný historický postup přípravy a aplikace horké vápenné malty se nedochoval, ale existují nepřímé důkazy o jeho využívání, zejména ve stavbách se zděnou konstrukcí. Způsob přípravy horké malty má při použití na stavbách určité výhody, vynechává se při něm hašení samotného vápna a tím se celý proces výroby zefektivňuje. Z literatury a vědeckých studií jsou známy i další přednosti, například narušení zrn plniva vlivem hašení a společného zrání, které má následně kladný vliv na vazby mezi plnivem a pojivem. Využití této dnes již zapomenuté technologie má význam zejména při opravách historických objektů, kdy se vyžaduje autentičnost malt a omítek. Popis funkčních vzorků je volně k dispozici na webové adrese Cílem projektu je přispět k opětovnému zavedení tradičních technologií a jedním z nástrojů je i technická podpora, která stanovuje určitá kritéria výroby a zpracování. Z tohoto důvodu je popis funkčních vzorků volně dostupný. Vlastník majetkových práv Ústav teoretické a aplikované mechaniky, AV ČR, v. v. i poskytuje smluvní licenci na využití těchto funkčních vzorků Metodika výroby vápenných pojiv Cílem metodiky je podpora využívání a opětovného zavedení tradičních vápenných materiálů při opravách historických staveb. Popisuje hlavní kroky, které je třeba uskutečnit v případě, že pro opravu historického objektu je vyžadována malta vyrobená za použití tradičních technologií. Metodika obsahuje přehled o okolnostech využití tradičních technologií, které se uplatní při návrhu a výběru vápenného pojiva a jeho zpracování. Upřesňuje zásadní postupy a principy, jež určují vybrané tradiční technologie výroby a zpracování vápna, a doporučuje konkrétní postupy při výrobě vápna, hašení za mokra, hašení na prach a hašení s pískem. Vychází ze známých postupů a znalostí publikovaných v odborné literatuře, které byly během projektu teoreticky i prakticky ověřeny a zpřesněny [20, 21] Popis využití metodiky Metodika je určena zejména architektům, stavebním projektantům, památkovým pracovníkům, technologům a restaurátorům. Měla by se využívat ve fázi předprojektové a projektové přípravy při rozhodování o výběru vhodného pojiva a zpracovávání technologického návrhu přípravy malty, štuku nebo nátěru. Typickou situací, při níž by se měla metodika uplatnit, je fáze přípravy a opravy stavby, kdy jsou k dispozici výsledky rozboru historických malt a je potřeba určit, jaké pojivo bude pro plánovaný stavební zásah použito a jak se bude technologicky postupovat. Využívá se v případech, kdy existují důvody pro použití tradičních metod výroby a zpracování vápna a následně též vápenné malty. Popis metodiky je volně k dispozici na webové adrese Cílem projektu je přispět k opětovnému zavedení tradičních technologií a jedním z nástrojů je i technická podpora, kterou právě tato metodika souhrnně představuje. Z tohoto důvodu je její popis volně dostupný. Vlastník majetkových práv Ústav teoretické a aplikované mechaniky, AV ČR, v. v. i poskytuje smluvní licenci na využití této metodiky. 12

13 6.5. Výstava Calcarius čili vápeník Na podzim roku 2015 byla zahájena výstava Calcarius čili vápeník, která je prvním z krátkodobých výstavních projektů nově otevřeného Centra stavitelského dědictví v Plasích provozovaného Národním technickým muzeem. Výstava byla v roce 2015 pro návštěvníky přístupná dva měsíce, od 26. září do 29. listopadu, kdy ji zhlédlo přes 3000 zájemců. Vstup byl v roce 2015 zdarma. Výstava měla značný ohlas jak mezi laickou, tak odbornou veřejností a například ji velmi ocenili účastníci mezinárodní konference České komory autorizovaných inženýrů činných ve výstavbě, která se v Plasích konala 16. října K výstavě je vydán odborný katalog [22], jenž odborně doplňuje a dále rozvádí vápenickou problematiku prezentovanou na výstavě. Výstava umístěná v prostorách bývalého mlýna (viz obr. 7) zpřístupnila vápno a vápenné technologie především z pohledu tradičního stavitelství a představila dnes již povětšinou zapomenuté způsoby řemeslné výroby vápna a jeho zpracování. Návštěvníci se atraktivní formou seznámili s celým vápenným cyklem od těžby suroviny přes její výpal až ke zpracování vápna jako pojiva malt a omítek. Byly jim vysvětleny principy přeměny pevného vápencového kamene na vápno, hašení vápna v hasnicích, historické způsoby přípravy malty a představen soubor základních zednických nástrojů. K vidění byly dobové nástroje, originály archeologických nálezů malt a omítek z prvních křesťanských staveb u nás a kopie typických románských, gotických, renesančních a barokních omítek. Krátké video jim ukázalo provoz experimentální vápenné pece a ve studijním koutku si mohli v digitálních mapách zkontrolovat, kde se nachází nejbližší vápenná pec či lom v okolí. Vápenický domeček, komiks o mušličce, modely a aranžované instalace řemeslného zpracování adekvátní formou zpřístupnily informace i docela malým návštěvníkům, pro které byl navíc připraven i hravý průvodce výstavou. Obr. 7. Celkový pohled na výstavu Calcarius čili vápeník v Centru stavitelského dědictví v Plasích Další využití výstavy Výstava není plánována jako putovní, nicméně vytvořený vzdělávací a prezentační materiál bude využit i v dalších letech. V roce 2016 bude výstava prodloužena a přístupná po celou návštěvnickou sezonu, tedy od března do října. Poté, co skončí, bude část exponátů vystavena v rámci stálých expozic CSD Plasy, část využita pro prezentaci vápenictví v rámci plánovaných živých dílen a workshopů tradičních řemesel. Součástí budoucích 13

14 plánovaných aktivit CSD Plasy jsou i vzdělávací programy pro děti a mládež, kde nalezne uplatnění např. vápenický domeček a další část výstavy orientované na vzdělávání a publicistiku Využití znalostí a výsledků pro vzdělávání a publicitu Předmětem projektu byla podpora odborného vzdělávání, využití shromážděných znalostí a získaných výsledků v památkové péči a informování veřejnosti o tradičních vápenných technologiích a jejich uplatnění v současnosti při opravách historických objektů Semináře a prezentace projektu S podporou projektu a řešitelského týmu bylo zorganizováno několik akcí pro odbornou i širší veřejnost. V roce 2012 se v Národním technickém muzeu uskutečnilo kolokvium Doklady vápenných technologií a vápenných hmot na archeologických nalezištích. V září byla uspořádána odborná exkurze pro studenty ČVUT postgraduálního studia Erasmus Mundus. V listopadu téhož roku se v rámci Týdne vědy a techniky AV ČR uskutečnila odborná přednáška na téma Tradiční vápenná pojiva a jejich využití v současnosti a doprovodný program pro zájemce přímo v Experimentálním centru pro tradiční výrobu vápenných pojiv, ze kterého byl natočen videozáznam do Ozvěn festivalu. V rámci 2. ročníku veletrhu Památky 2013 na Výstavišti v Praze prezentovalo NTM výstupy z projektu. Informační stánek pro širokou veřejnost byl umístěn také na tradiční plaské pouti v říjnu téhož roku. Pro 12. konferenci stavebně-historického průzkumu v Roudnici nad Labem byla vytvořena speciální sekce věnovaná vápenným technologiím, v níž účastníci projektu vystoupili s několika referáty. Obdobně byla zorganizována speciální sekce Stavební materiály v rámci 45. konference archeologie středověku Archaeologica historica v Kutné Hoře; také na ní vystoupili členové týmu. V roce 2014 se projekt Calcarius představil návštěvníkům muzejní noci v Solvayových lomech. V říjnu téhož roku se konal odborný seminář, který prezentoval tradiční způsob výpalu vápna a jeho zpracování pro odborníky z řad restaurátorů, archeologů, geologů a kameníků. V roce 2015 byly výsledky výzkumu použity a prezentovány na mezinárodní výstavě Dědictví Karla Velikého, jejíž jedna část byla věnována stavebním technologiím. U příležitosti otevření výstavy Calcarius v Plasích se uskutečnil dvoudenní odborný seminář Kámen a vápno, kterého se zúčastnilo více než 80 zájemců o tradiční technologie. Přednášky shrnující nové poznatky a závěry projektu zpestřily doprovodné akce jako promítání filmů, jednorázový výpal vápna v malé cihelné peci a stavba jednorázové pece milířového typu (viz obr. 8). V říjnu byl zorganizován pilotní projekt seznamující s tematikou vápenných technologií děti prvního stupně ZŠ v rámci Centra stavitelského dědictví v Plasích, viz obr. 9. V listopadu Dr. J. Válek uspořádal 4hodinový blok přednášek o tradičních vápenných technologiích pro Českou komoru autorizovaných architektů a techniků (ČKAIT). 14

15 Obr. 8. Model vápenné pece pro jednorázový výpal. Model je součástí venkovní expozice výstavy Calcarius čili vápeník. Obr. 9. Workshop pro děti základní školy seznamující s tvorbou sgrafita a použití vápenných technologií. Centrum pro tradiční výrobu vápenných pojiv se představilo také v zahraničí. Osobně jej navštívili Dr. Johnem Hughesem z University of the West of Scotland, Dr. Irena Wasserman z Technické univerzity Technion z Izraele nebo Dr. Alan Forster z Heriot-Watt Univerzity v Edinburghu, kteří projevili zájem o další vědeckou spolupráci. V rámci grantu byla zorganizována odborná setkání se zahraničními kolegy v badatelských centrech zaměřených na dokumentaci tradičních stavebních řemesel. V roce 2013 byla navázána užší spolupráce a výměna informací s pracovištěm rakouského Bundesdenkmailamt, Informations und Weiterbildungszentrum Baudenkmalpflege, Kaurtause Mauerbach. Výsledky projektu byly v zahraniční prezentovány na několika mezinárodních konferencích a seminářích. Pro projekt byla významná zejména konference Historic mortars conference (Glasgow 2013), kde byly předneseny tři odborné příspěvky [8, 13, 19] Webová stránka projektu Webová stránka projektu která se dostává do povědomí zájemců o danou problematiku, umožňuje komunikaci s odbornou i širší veřejností. Kromě základních informací o projektu na ní byly prezentovány termíny experimentálních výpalů, případně i dalších akcí, jež řešitelé projektu organizovali. Zavedená webová stránka bude využita i v dalších letech, jelikož je přes ni možné získat informace o projektu, veřejně přístupné články a výstupy z projektu. Stránka je též vstupním portálem do databáze GIS. 7. Závěrečné shrnutí Výzkum byl realizován v letech Během tohoto období byly splněny všechny vytyčené cíle a plánované výstupy, které byly řádně předány poskytovateli projektu. Základem projektu byl návrh a konstrukce funkčního vzorku vápenné pece, který byl připraven v prvním roce řešení a dokončen na jaře V dalších letech byl provoz funkčního vzorku odzkoušen a popsán. Vlastní prototyp pece umožnil studium vlivů tradiční 15

16 výroby vápna na jeho kvalitu a zároveň experimentální produkci vápenných pojiv, které se v minulosti hojně využívaly, ale v současném stavebnictví jsou již v podstatě známy jen jako historické. Výzkum se zaměřil na kvalitu vápenných kaší a změnu jejich vlastností v čase, ověření vhodnosti různých typů v minulosti využívaných surovin pro výrobu vápenných pojiv. Dále se soustředil na popsání vztahů mezi podmínkami výpalu, zejména výši tepoty, k funkčním vlastnostem přirozeně hydraulického vápna, experimentální ověření kvalitativních vlastností vápenných pojiv vyrobených tradičními a historickými postupy a ověření tradičních technologií zpracování. V rámci poznání historických surovin a technologií souvisejících s výrobou vápna byla realizována detailní rešerše dostupných informačních pramenů. Tyto základní výzkumné aktivity vedly k formování nových poznatků, které byly publikovány v odborných a mezinárodně uznávaných impaktovaných časopisech, na domácích i zahraničních konferencích a v dalších odborných, přehledových a pozičních článcích. V závěru projektu byla vydána monografie o vápenných technologiích historických staveb. Během řešení projektu byly uspořádány dva workshopy, každý s účastí okolo 80 posluchačů, a několik schůzek, seminářů a přednášek. Vybrané, nově získané informace byly využity pro výstavu Calcarius, čili vápeník, sepsání odborného katalogu, profesní vzdělávání, ale i dětský program spojený s výstavou a Centrem stavitelského dědictví Plasy. Náplní a důležitým cílem bylo vytvoření aplikovaných výstupů, které budou využitelné při praktické péči o historické stavby a ochraně jejich památkových hodnot. Hlavní aplikované výsledky projektu jsou: Mapy historických a současných surovinových zdrojů a technologií pro výrobu vápenných pojiv; funkční vzorek Vápenná pec pro malovýrobu tradičních vápenných pojiv; funkční vzorky Tradiční vápenná kaše, Tradiční přirozeně hydraulické vápenné pojivo, Horká vápenná malta; metodika Návrh a výroba specializovaných vápenných pojiv pro obnovu památek s využitím historických technologií; výstava Calcarius čili vápeník. 8. Seznam dosažených výsledků 8.1. Aplikované výsledky N: Válek, Jan Stuchlíková, Eva Bryscejn, Jan Panáček, Michal Řihošek, Jaroslav Kozlovcev, Petr Kůrková, Iva Zeman, Antonín Tomanová, Olga Matas, Tomáš Ebel, Martin Kodera, Pavel Maříková-Kubková, Jana, Herichová, Iva Suchý, Marek Tomanová, Pavla. Mapy historických a současných surovinových zdrojů a technologií pro výrobu vápenných pojiv. Specializovaná mapa s odborným obsahem. Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i., Praha G: Funkční vzorek Vápenná pec pro malovýrobu tradičních vápenných pojiv. Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i., G: Funkční vzorek Tradiční přirozeně hydraulické vápenné pojivo. Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i., G: Funkční vzorek Tradiční vápenná kaše. Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i., G: Funkční vzorek Horká vápenná malta. Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i., N: Válek, Jan Matas, Tomáš Jiroušek, Josef van Halem, Eveline - Hauková, Petra Frankeová, Dita Frankl, Jiří Tomanová, Olga Panáček, Michal. Návrh a výroba specializovaných vápenných pojiv pro obnovu památek s využitím historických technologií. Uplatněná certifikovaná metodika. E: Válek, Jan Ebel, Martin Maříková-Kubková, Jana, Herichová, Iva Suchý, Marek Kodera, Pavel Zeman, Antonín Jiroušek, Josef Bryscejn, Jan Frankl, Jiří 16

17 Hauková, Petra Frankeová, Dita Tomanová, Pavla Panáček, Michal Tomanová, Olga. Výstava Calcarius čili vápeník. Plasy ÚTAM AV ČR, v. v. i., NTM, ARÚP AV ČR, Praha, v. v. i Publikační výsledky [1] O: Stuchlíková, Eva Válek, Jan. Seznamte se s geodatabází Calcarius. ArcRevue. Roč č. 4, s [2] C: Válek, Jan Stuchlíková, Eva Maříková-Kubková, Jana Herichová, Iva Řihošek, Jaroslav Suchý, Marek Panáček, Michal. Geoinformation system of traditional lime resources and technologies in the Czech Republic. In Kuna, M. (ed.). Structuring archaeological evidence. Archaeological map of the Czech Republic and related information systems. Praha: Institute of Archaeology of the CAS, ISBN [3] C: Suchý, Marek. St. Vitus Building Account ( ): The Economic Aspects of Building the Cathedral. In Zaoral, R. (ed.) Money and Finance in Central Europe during the Later Middle Age. Houndmills, Palgrave Macmillan s ISBN [4] J: Suchý, Marek. Vápno, katedrála sv. Víta a pražští vápeníci v pozdním středověku: výpověď písemných pramenů. Archaeologia historica. 2014, roč. 39, č. 1, s ISSN [5] J: Maříková-Kubková, Jana Gavenda, Miloš Válek, Jan. Materiálový průzkum a restaurování fragmentu podlahy z rotundy sv. Víta. Časopis společnosti přátel starožitností (v recenzím řízení). [6] D: Kloiber, Michal Válek, Jan Bláha, Jiří Čechová, Jitka. Reconstruction of a Baroque Open Beam Ceiling Based on Material Analysis. In Sanace a rekonstrukce staveb Uherské Hradiště: Vědeckotechnická společnost pro sanace staveb a péči o památky WTA CZ, ISBN [Conference on the Rehabilitation and reconstruction of building /14./, Brno, , CZ]. [7] J: Ebel, Martin. Vápno a jeho výroba do poloviny 19. století (Pokus o chronologii podoby vápenek na základě historických plánů). Svorník. 2014, roč. 12, č. 1, s ISBN ISSN [8] D: Válek, Jan Matas, Tomáš Jiroušek, Josef. Design and development of a small scale lime kiln for production of custommade lime binder. In Hughes, J. J. (ed.). The 3rd Historic mortars conference. Glasgow: University of the West of Scotland, ISBN [Historic mortars conference /3./, Glasgow, , GB]. [9] D: Válek, Jan Matas, Tomáš Jiroušek, Josef. Experimentální vápenná pec pro malovýrobu vápenných pojiv. In Vápenický seminář Brno: Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s., 2012, s ISBN [Vápenický seminář /6./, Frýdek-Místek, , CZ]. [10] J: Válek, Jan Jiroušek, Josef Matas, Tomáš van Halem, Eveline Frankl, Jiří. Základní aspekty tradiční výroby vápna výběr surovin a výpal. Svorník. 2014, roč. 12, č. 1, s ISBN ISSN [11] D: Matas, Tomáš Válek, Jan Jiroušek, Josef. Experimentální výzkum tradičních vápenných pojiv. In Heřmánková, V.; Anton, O. (ed.). Konference zkoušení a jakost ve stavebnictví. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2012, s ISBN [Konference Zkoušení a jakost ve stavebnictví 2012, Brno, , CZ]. [12] D: Válek, Jan. Odlišnosti historických a moderních vápenných pojiv použitých pro přípravu malt a omítek. In Vápenický seminář Brno: Výzkumný ústav stavebních 17

18 hmot, a. s., 2011, s ISBN [Vápenický seminář /5./, Beroun, , CZ]. [13] D: Válek, Jan Matas, Tomáš Machová, Dita Petráňová, Veronika Frankeová, Dita Zeman, Antonín. Assessment of properties of lump lime produced in a traditional flare kiln. In Hughes, J. J. (ed.). The 3rd Historic mortars conference. Glasgow: University of the West of Scotland, ISBN [Historic mortars conference /3./, Glasgow, , GB]. [14] D: Válek, Jan Matas, Tomáš Jiroušek, Josef Machová, Dita Petráňová, Veronika Frankeová, Dita. Posouzení vlastností kusového vápna páleného v tradiční vápenné peci. In Vápenický seminář Brno: Výzkumný ústav stavebních hmot a. s., 2013, s ISBN [Vápenický seminář /7./, Nitra, , SK]. [15] Jimp: Suchý, V. Sandler, A. Slobodník, M. Sýkorová, Ivana Filip, Jiří Melka, Karel Zeman, Antonín. Diagenesis to very low-grade metamorphism in lower Palaeozoic sediments: A case study from deep borehole Tobolka 1, the Barrandian Basin, Czech Republic. International Journal of Coal Geology. 2015, Roč. 140, FEB 15, s ISSN [16] J: Zeman, Antonín Suchý, V. Dobeš, P. Filip, Jiří Hauková, Petra. Povariské kalcitové žíly a sedimenty z krasových dutin v Solvayových lomech: příspěvek k upřesnění stáří hydrotermálních procesů v Českém krasu. Zprávy o geologických výzkumech. 2014, roč. 2013, č. 1, s ISSN [17] J: Válek, Jan Matas, Tomáš Jiroušek, Josef Machová, Dita Petráňová, Veronika Frankeová, Dita. Posouzení vlastností kusového vápna páleného v tradiční vápenné peci. Keramický zpravodaj (Reference Journal for the silicate industry). 2013, roč. 29, č. 6, s ISSN [18] Jimp: Válek, Jan van Halem, Eveline Viani, Alberto Pérez-Estébanez, Marta Ševčík, Radek Šašek, Petr. Determination of optimal burning temperature ranges for production of natural hydraulic limes. Construction and Building Materials. 2014, roč. 66, September, s ISSN [19] D: Matas, Tomáš Válek, Jan Machová, Dita Petráňová, Veronika Fabeš, Roman. Characterisation of lime putties made of quicklime calcined under different conditions. In Hughes, J. J. (ed.). The 3rd Historic mortars conference. Glasgow: University of the West of Scotland, ISBN [Historic mortars conference /3./, Glasgow, , GB]. [20] B: Válek, Jan. Vápenné technologie historických staveb. Příprava specializovaných vápenných pojiv pro obnovu historických staveb. Praha. Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i., ISBN [21] C: Válek, Jan. Replikace výroby vápna. In Drdácký, M. Slížková, Z. Valach, J. (ed.). Příspěvek technických věd k záchraně a restaurování památek. Praha. Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR, v. v. i., s ISBN [22] B: Válek, Jan Ebel, Martin Maříková-Kubková, Jana Herichová, Iva Suchý, Marek Kodera, Pavel Kozlovcev, Petr Řihošek, Jaroslav Panáček, Michal Bryscejn, Jan. Vápenné technologie historických staveb. Odborný katalog k výstavě. Praha: NTM, ISBN