PØÍPADOVÉ STUDIE Restaurování bronzového jezdeckého pomníku Jana Žižky z Trocnova v Praze na Vítkovì Restoration of the bronze Jan Zizka equestrian statue on the Vítkov Hill in Prague Houska I. 1, Kreislová K. 2, Děd J. 3, Novák P. 3 1 Houska a Douda pasířství, s.r.o. 2 SVÚOM, s.r.o. 3 VŠCHT v Praze E-mail: houska.douda@tiscali.cz Monumentální pomník husitského vojevůdce Jana Žižky z Trocnova na hoře Vítkov, Praha, vytvořil v letech 1928-1937 sochař Bohumil Kafka a do bronzu v roce 1950 odlil kovolijec Václav Mašek. Komplexní restaurování pomníku se uskutečnilo v letech 2010-2011. Součástí restaurátorského průzkumu byly i analýzy bronzu, měření tlouštěk v různých místech sochy, analýzy patiny a korozních vrstev a posouzení korozního poškození bronzu a vnitřní nosné ocelové a železobetonové konstrukce. Konečná povrchová úprava byla provedena umělou patinací v místech oprav a aplikací včelího vosku jako konzervačního prostředku. The monumental statue of the Hussite commander Jan Zizka of Trocnov on the Vítkov Hill in Prague was sculpted by Bohumil Kafka in the years 1928-1937 and casted in bronze by Václav Mašek in 1950. The statute underwent a comprehensive restoration in years 2010-2011. The restoration survey comprised the analysis of bronze, measurements of thicknesses in various locations of the statue, patina and corrosion layers analyses and the assessment of corrosion damage suffered by bronze, the internal steel structure and the reinforced concrete structure. The repaired surface was treated with artifi cial patina and conserved with bee wax. ÚVOD Návrh pomníku je dílem sochaře Bohumila Kafky, v bronzu byla socha realizována kovolijcem Václavem Maškem v letech 1947-1949. Jednotlivé díly plastiky byly smontovány do menších celků a ty byly poté vyzvednuty na lešení a připojeny k již namontovaným částem. Montované spoje, tzv. montýrky, těchto menších celků (např. nohy, prsa, zadek koně ) musely být proto dokonale spasovány a cizelovány již na dílně. Na některých spojích větších segmentů je patrné, že se prováděly naopak až na soše (např. nohy jezdce dělené ve stehnech). V době svého vzniku byla socha Jana Žižky na Vítkově s výškou 9 m třetí největší bronzovou jezdeckou sochou v Evropě. Konstrukce sochy je kombinovaná (bronz, železobeton a ocelové nosníky), postavená na betonový sokl, který je nesen rámovou konstrukcí s rámy ve dvou směrech a založená na konstrukci nad prostorem hrobu neznámého vojína. Do betonové konstrukce jsou vloženy kotevní prvky pomníku. Konstrukce vlastní sochy je kotvena v nohou koně pomocí dvou velkých bloků pod plintem, které byly vybetonovány na desku mezi rámy. Do obou bloků jsou pak osazeny koše výztuže, které jsou základem pro vlastní betonovou konstrukci jezdecké sochy [1]. Socha je navržena jako bronzový plášť složený z dílů a sestavený na pomocnou konstrukci, která je betonová. V tomto příspěvku je uveden stav kovových částí pomníku vnitřní ocelové konstrukce a bronzového pláště, železobetonové konstrukce a provedené opravy (restaurování). Při hodnocení vnějšího povrchu sochy bylo třeba zásadně odlišit korozní a mechanické defekty a jevy a defekty na nohou a na ostatních částech sochy. Hodnocení bronzového materiálu sochy Z odebraného vzorku bronzu bylo určeno prvkové složení slitiny - Cu 92 hm.%, Sn 3 hm.%, Zn 3 hm.% a Pb 2 hm.%. Koroze a ochrana materiálu 56(3) 76-82 (2012) DOI: 10.2478/v10227-011-0013-8 76
Nedestruktivní ultrazvukovou metodou byla měřena průměrná tloušťka bronzového pláště sochy (Tab. 1). Defekty bronzového pláště sochy byly zapříčiněné porušením technologické kázně při odlévání jednotlivých dílů. V podstatě jde víceméně o dva druhy vad odlitků: Místa, kde se bronz při odlévání, vlivem nízké teploty, nestihl spojit v kompaktní celek, nebo nedoběhl. Místa, kde byla teplota s ohledem na sílu odlitku vyšší a došlo k tzv. přepěnění odlitku. Výrazný vliv na zjištěné nižší mechanické hodnotě bronzu (156 MPa) má nízká metalurgická jakost odlitku projevující se výskytem ředin. Tab. 1. Výsledky ultrazvukových měření tlouštěk bronzového pláště sochy / The thickness of the bronze statue shell průměr směrodatná odchylka minimum maximum 7,2 cm ± 2,2 cm 3,5 cm 15,9 cm Vlivem dynamického namáhání vedly metalurgické defekty až k mechanickému poškození bronzového pláště v místech, kde byla síla odlitku nejmenší. Tyto defekty se nejvíce projevovaly na nohách koně. U předních částí koňských kopyt, hlavně pravé přední a levé zadní nohy, se vyskytovaly oblasti četných jemných trhlinek, jimiž prolínaly vápenné výluhy. V minulosti již byla většina defektů opravována rozličnými způsoby, a to jak při výrobě, tak i později při restaurování. Místa jemných trhlinek na nohách koně byla přetemována a převařena novou vrstvou bronzu. Trhliny bronzového pláště mimo montýrky, vzniklé nejspíš kazem v odlitku a pnutím bronzového pláště, byly po očistění a vybroušení trhlin v závislosti na tloušťce pláště navařeny dvěmi až třemi vrstvami nového bronzu. Stejně byly opraveny i ostatní drobné defekty bronzového pláště. Trhlina na pravé části deky pod sedlem byla vyložena olověným páskem, temováním vyplněna a dotvarována do požadovaných tvarů. Všechny svary byly přetemovány, přebroušeny a ciselováním dotvářeny do původního tvaru a struktury bronzového materiálu. Na závěr byly sváry uměle patinovány do barvy svého Obr. 1. Charakteristické detaily povrchu bronzu Fig. 1. Statue surface documentation Koroze a ochrana materiálu 56(3) 76-82 (2012) DOI: 10.2478/v10227-011-0013-8 77
okolí. Po technologických zkouškách s několika druhy patin byly na tmavé odstíny použity roztoky na bázi polysulfidů a na světle zelené odstíny chloridové a dusičnanové patiny. Pro životnost sochy je nejpodstatnější pevnost spojů jednotlivých bronzových dílů. Hlava koně je složena z 13 dílů, krk koně má 7 dílů, prsa koně 15 dílů, tělo koně 16 dílů, zadek koně 14 dílů, přední nohy koně 10 dílů, zadní nohy koně 8 dílů, trup Žižky 11 dílů, pravá a levá ruka jsou každá složeny ze tří dílů, sedlo z 15 dílů, levá noha má 7 dílů, pravá noha 6 dílů, hlava Žižky je ze dvou dílů, ocas koně má 7 dílů, meč 3 díly, palcát 2 díly, třmeny a otěže po 4 dílech, udidla 2 díly a plintus 15 dílů. Celkově tvoří sochu 167 dílů. Hodnocení povrchu bronzu Na povrchu sochy bylo zřejmé, že příznivě působilo umístění objektu na volném prostranství na kopci, což umožňovalo dobré vysychání mokrých povrchů a snižovalo depozici nečistot, zejména sazí a prachu. Rozsah i forma korozního napadení svědčil o tom, že socha nebyla vystavena v plném rozsahu znečištění ovzduší včetně prašnosti typickému pro níže položené lokality v okolí. Dle výsledků dlouhodobých zkušebních programů realizovaných i v ČR je korozní rychlost bronzu nižší, než je korozní rychlost mědi, a tomu odpovídají i nižší úbytky materiálu. Korozní agresivita lokality byla odhadnuta na stupeň C3 pro měď po celou dobu expozice (60 let) a odhadované rovnoměrné atmosférické korozní úbytky bronzu jsou cca 30 μm podle ČSN EN ISO 9224 Koroze kovů a slitin Korozní agresivita atmosfér Směrné hodnoty pro stupně korozní agresivity. Tyto korozní úbytky jsou zcela zanedbatelné vzhledem k tloušťce materiálu bronzového pláště (viz kapitola Hodnocení bronzového materiálu sochy) a pro životnost sochy jsou závažnější korozní poškození vyvolaná nevhodným konstrukčním řešením nebo mechanickými defekty, resp. defekty a korozním poškozením nosné ocelové konstrukce a šroubových spojů (viz Vnitřní konstrukce sochy). Povrch bronzového pláště sochy byl pokryt korozními produkty bronzu, zbytky fixačních prostředků s grafitem a prachovými depozity (Obr. 1). Korozní produkty bronzu (patina) byly silně zakotveny do vnějšího povrchu odlitku. Plochy vystavené intenzivnímu působení prostředí, především dešťových srážek, vykazují tenkou, relativně rovnoměrnou vrstvu zelené patiny. Ojediněle se v této vrstvě vyskytovaly černé skvrny. Rozsah a četnost černých ploch se zvyšoval s omezeným přístupem prostředí k jednotlivým plochám plastiky. Na spodních plochách a stíněných plochách byla černá vrstva téměř souvislá. Více členěné (drátěná košile jezdce, ocas koně) a horizontální plochy byly spíše zelené, což svědčilo o relativně delší době ovlhčení. Obr. 2. Stav povrchu pøed a po mechanickém odstranìní èerné vrstvy Fig. 2. Surface of statue before and after mechanical cleaning of black layer Skutečným defektem byl povrch součásti postroje, kde z netěsnosti vytéká rez z vnitřních prvků pomníku. Při posledním restaurátorském zásahu v 80. letech minulého století byl při povrchové úpravě (sjednocování povrchu po provedených zásazích) jako opticky sjednocovací element použit grafit a barevné pigmenty přimíchané do konzervačního vosku. Na místech, kde byl aplikován grafit, proto nedocházelo k přirozenému vývoji patiny. Šlo především o břicho, boky, prsa, krk, vnitřní strany stehen a hlavu koně, lokálně pak montýrky téměř po celé soše. Místy byly vidět tahy štětce. Tam, kde končily, se pak vyvinula světlejší patina. Pod vrstvou grafitu se objevoval původní povrch se zelenou patinou (Obr. 2). Na Obr. 3 jsou uvedena místa odběru jednotlivých vzorků povrchových vrstev plastiky i detailní fotodokumentace stavu povrchu. Při prohlídce plastiky byly odebrány vzorky úsad a korozních produktů, které byly analyzovány rentgenovou difrakční metodou: vzorek 1 - zelenomodrá vrstva z místa defektu na zadní pravé noze - směs Al hydroxysilikátů obsažených v cementech, zbarvení je patrně způsobeno fázemi Cu, nejspíše lazuritem, vzorek 2 - zelený směsný vzorek ze spodní části plastiky - dominuje brochantit, malé množství kupritu a křemene, vzorek 3 - vrstva krust z hřívy a krku koně - dominuje antlerit, zřetelný tenorit, vzorek 4 - černá vrstva z ocasu koně - zřetelný brochantit, slabý sádrovec, vzorek 5 - zelená vrstva z ocasu koně - dominuje brochantit, zřetelný kuprit, stopy křemene, vzorek 6 - krusty z ocasu koně - silný antlerit, brochantit i křemen, Koroze a ochrana materiálu 56(3) 76-82 (2012) DOI: 10.2478/v10227-011-0013-8 78
vzorek 7 - zelený směsný vzorek z přední plochy sedla - dominuje brochantit, zřetelný křemen, stopy antleritu, slabý grafit, vzorek 8 - černá vrstva ze zadní vertikální plochy sedla - dominuje křemen, silný antlerit a brochantit, přítomnost grafitu je pravděpodobná, vzorek 9 - krusty z omezeně přístupné plochy pod hřívou koně téměř čistý antlerit se stopami křemene, vzorek 10 - krusty, úsady, kontaminace povrchu z omezeně přístupné plochy pod hřívou koně - dominuje křemen, silný brochantit, silný thenardit Na 2 SO 4, slabý tridimit a sulfát ZnSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 6H 2 O, vzorek 11 - krusty z břicha koně - téměř čistý antlerit. vzorek 2 vzorek 1 vzorek 6 vzorek 5 vzorek 4 vzorek 7 vzorek 8 Obr. 3. Detaily bronzového povrchu s vyznaèením míst odbìru vzorkù Fig. 3. Details of samples used for analyses Koroze a ochrana materiálu 56(3) 76-82 (2012) DOI: 10.2478/v10227-011-0013-8 79
vzorek 9 vzorek 10 vzorek 10 vzorek 11 Obr. 3. Detaily bronzového povrchu s vyznaèením míst odbìru vzorkù (pokraèování) Fig. 3. Details of samples used for analyses (continue) V odebraných vzorcích dominuje antlerit, resp. brochantit (bazické sírany mědi), což jsou ochranné složky přírodní patiny vznikající v současných městských atmosférách. Na sytě zelených, působení prostředí odkrytých plochách dominuje brochantit, na tmavších, až šedočerných plochách dominuje antlerit. Oxidy mědi (kuprit, tenorit) se vyskytují ve spodních podvrstvách patiny. Ve vrstvách patiny se vyskytuje významný podíl prašných nečistot. Ve vzorku odebraném z vnějšího povrchu v místě otevřeného spoje (vzorek 1) byla zjištěna přítomnost složek betonu a výluhu z betonu, což potvrzuje předpoklad vysokého navlhávání betonu a jeho degradace. Ve vzorku 10 se vyskytují zbytky roztoku pro tvorbu umělé patiny a korozní produkty zinku, který je jednou ze složek bronzu a koroduje přednostně v počátcích korozního procesu bronzu, tj. v podmínkách umělé patinace. Pozornost při analýze odebraných vzorků byla soustředěna i na výskyt grafitu, jako složky používaných voskových konzervačních povlaků. Přítomnost grafitu byla prokázána, ale jeho jediná intenzivní linie se však kryje s linií křemene, který se také na povrchu plastiky vyskytuje jako složka prašných úsad. Hlavním cílem restaurování bronzového pláště sochy se stalo odstranění všech prvků, které zabraňují přirozenému vyvinutí patiny. Po provedení všech oprav byl povrch bronzu konzervován včelím voskem rozpuštěným v technickém benzínu, který byl aplikován v pěti vrstvách na celé ploše bronzového pláště sochy i plintu. Každá z pěti vrstev pak byla před aplikací další vrstvy rozleštěna. Vnitøní konstrukce sochy Sondážním průzkumem dutiny plintu sochy a všech nohou koně došlo k ověření stavu železobetonové vnitřní konstrukce sochy. Uvnitř sochy se nachází betonová konstrukce rámového tvaru, ke které jsou ocelovými šrouby připojeny ocelové profily pokryté ještě částečně funkčními nátěry. Rentgenovým snímkováním bylo ověřeno, že počet výztuh v nohách koně odpovídá původní výkresové dokumentaci. Průzkum prokázal, že statika pomníku není narušena natolik, aby bylo nutné sochu demontovat. Stav železobetonové konstrukce, která je zároveň unikátní Koroze a ochrana materiálu 56(3) 76-82 (2012) DOI: 10.2478/v10227-011-0013-8 80
technickou památkou, se jevil jako uspokojivý, s minimálním korozním poškozením vnitřních ocelových výztuh betonu. Pevnost konstrukce lze považovat za dostatečnou až předimenzovanou. K otevření montýrek na plášti sochy došlo proto pravděpodobně kombinací vnitřního tlaku a dynamickým pohybem monumentu. Byl zdokumentován i stav betonu z hlediska průniku karbonatace betonem a případný obsah chloridů. Ten byl sledován z důvodu možného přídavku chloridu Obr. 4. Nezkarbonatovaný beton odkrytý pod pláštìm nohy konì Fig. 4. Non-carbonated concrete under the bronze shell of horse leg vápenatého jako urychlovače tuhnutí. Karbonatace byla sledována roztokem fenolftaleinu. Beton v nohách koně byl i na povrchu alkalický (Obr. 4), atmosféra neměla k betonu přístup. Horší situace je na vnitřní betonové konstrukci, kde byla karbonatace sledována postupným odvrtáváním betonu po 5 mm pomocí 6 mm vrtáku. Na odvrtaný prášek byl nanášen roztok fenolftaleinu (Obr. 5). Průnik karbonatace se pohybuje od 30 mm do 60 mm, a může tak zasahovat až k první vrstvě výztuží. Z odvrtaného prášku byl pořízen výluh v destilované vodě a v něm pak stanoveny chloridy pomocí spektrofotometrie. Ve všech případech byl obsah chloridů nižší než 0,2 hm.%/cement, což vylučuje možnost přídavku chloridu vápenatého. Celý povrch betonu byl po očištění natřen několika vrstvami vápenného mléka. Stávající popsaná konstrukce byla posílena novými vzpěrami (závitové tyče M 20 AISI 304 L), které byly osazeny napínáky (tzv. anglickými šrouby). Stávající kovové prvky konstrukce zavěšení ocasu byly otryskány jemným abrazivem a opatřeny antikorozními nátěry. Jako základní nátěr byly aplikovány dvě vrstvy zinkové silikonakrylátové nátěrové hmoty a pro vrchní nátěry byl použit silikonakrylátový email do agresivního prostředí. Stejný nátěrový systém byl po mechanickém očištění aplikován i na tři ocelové I profily zapuštěné do železobetonového rámu vnitřní konstrukce sochy. Plintus sochy je nerozebíratelný, jeho přední a zadní třetina pod nohama koně je vyplněna betonem a montované spoje jsou proto nepřístupné. Vedle přístupového otvoru do dutiny ve střední části plintu byly montované bronzové díly prohnuté natolik, že docházelo k zatékání srážkové vody dovnitř. Výrazné korozní napadení vykazoval veškerý spojovací materiál (Obr. 6). Bronzový odlitek sochy je vytvořen celkem ze 167 dílů. Celkový počet spojovacího materiálu, kterým byly jednotlivé díly propojeny do celku, dosahoval cca 4500 kusů. Původní železné šrouby a matice vykazovaly různý stupeň korozního napadení, Obr. 5. Roztok fenolftaleinu nanesený na vzorek zkarbonatovaného (vlevo) a nezkarbonatovaného (vpravo) betonu Fig. 5. A solution of phenolphtalein on sample of carbonated (left) and non-carbonated (right) concrete Koroze a ochrana materiálu 56(3) 76-82 (2012) DOI: 10.2478/v10227-011-0013-8 81
Obr. 6. Spoje bronzového pláštì (pohled do tìla jezdce) Fig. 6. Corrosion attack of steel joints od mírného až po úplnou destrukci. Nátěry na šroubech byly vesměs prokorodované, šrouby byly napadeny korozí do hloubky materiálu. Protože statika i životnost sochy závisí na pevnosti spojů a spojovací materiál je pro pozorovatele z venku neviditelný (takže není ovlivněna autenticita vjemu z uměleckého díla), byl veškerý dostupný spojovací materiál vyměněn za materiál z korozivzdorné oceli A2 (EN 1.4301). V prohlubních nerovností vnitřního bronzového povrchu sochy, kudy stékal kondenzát, se vytvořily tyrkysově modré proužky korozních produktů bronzu (Obr. 4). Místa, kde se kondenzát na spíše horizontálních plochách zadržoval, vznikly tyrkysově zbarvené plošky po zádrži kapek, na některých místech byly kapky v době hodnocení. Lze soudit, že vnitřní mikroklima plastiky je charakterizováno vysokou vlhkostí a že povrchy jsou dlouhodobě mokré. Relativní vlhkost ve vnitřním prostředí sochy byla od prosince 2010 do dubna 2011 měřena záznamníkem a průměrná hodnota byla 92 %. Korozní účinky na vnitřních volných plochách bronzového pláště sochy nejsou ve vztahu k životnosti objektu významné. Pro odtok vody slouží na soše celkem 27 otvorů o průměru 10 mm - nově bylo provedeno 9 dalších odtokových otvorů, průměr původních otvorů byl zvětšen z 8 mm na 10 mm. Pro sledování korozních podmínek byly do vnitřního prostoru plastiky umístěny kupóny mědi (99,8 hm.%) s kovově lesklým povrchem. ZÁVÌR Tak jako u všech velkých realizací se i na restaurování sochy Jana Žižky z Trocnova v Praze na Vítkově podílela řada odborníků. Podklady získané při restaurátorském průzkumu byly využity při vlastním restaurátorském zásahu. V rámci průzkumu byly detekovány vady bronzového odlitku, korozní produkty na bázi bazických síranů mědi, nevhodné předchozí povrchové úpravy s obsahem grafitu, kritický stav spojovacího materiálu i možné ovlivnění výztuže betonu průnikem karbonatační fronty. V rámci restaurátorského zásahu byl brán zřetel především na opravu necelistvostí bronzového pláště, výměnu spojovacího materiálu a vhodné povrchové úpravy a konzervaci povrchu nebránící dalšímu vývoji přirozené patiny. LITERATURA 1. Hacar, B., Bronzová socha Jana Žižky z Trocnova na Vítkově a její železobetonová výztuha. Sborník 21, ČVUT Praha 158 Koroze a ochrana materiálu 56(3) 76-82 (2012) DOI: 10.2478/v10227-011-0013-8 82