بررسی نقش تخلخل در ساختار سرامیک‌های تاریخی

شناخت ساختار مواد تاریخی، به ویژه ترکیبات بر پایه رس، علاوه بر جنبه های فنی و باستان شناختی، از منظر بررسی فرایندهای آسیب رسان نیز قابل توجه است. یکی از عوامل ساختاری حائزاهمیت در موادی مانند سرامیک ها اعم از سفال، آجر، و بدنه کاشی، پدیده تخلخل است که مجموعه ای از حفرات و فضاهای خالی را شامل می شود و برحسب ارتباط با محیط پیرامونی خود، به صورت باز یا بسته طبقه بندی شده و براساس زمان شکل گیری، به دو صورت اولیه و یا ثانویه تشکیل می شوند. مهم ترین نقش تخلخل های باز، عملکرد آنها به عنوان کانال های انتقال رطوبت و یا هرگونه محلولی است که می توانند عامل شروع و یا ادامه یافتن بسیاری از واکنش های شیمیایی باشند. وجود رطوبت پدیده های انتقال یون ها، انحلال، هیدراسیون و تبلور نمک های محلول را به همراه خواهد داشت. در این مقاله با رویکرد تحلیلی و براساس نتایج حاصل از مطالعه آزمایشگاهی با روش های تخلخل سنجی جیوه (mip) و تخلخل سنجی به شیوه غوطه وری (براساس استاندارد astm c2092)، مهم ترین پیامد های ناشی از وجود تخلخل در بافت یک قطعه سرامیکی ارزیابی شده است. این پیامدها عبارت اند از: الف) رابطه دمای پخت، درصد تخلخل، حجم و شعاع حفرات، ب) ارتباط اندازه تخلخل با فرایندهای انتقال رطوبت درون ساختار، و ج) رابطه تخلخل و شعاع حفرات با فشار تبلور نمک ها. نتایج بررسی هایی از این دست در آسیب شناسی و فرایند مرمت اشیاء تاریخی حائز اهمیت است. ایجاد شوک رطوبت بلافاصله پس از حفاری ناشی از شستشوی قطعه به منظور تمیزکاری، نمک زدایی و ... بدون توجه به شرایط اثر از منظر نوع حفرات موجود، ماهیت و میزان تخلخل، علاوه بر افزایش تراوایی و امکان نفوذ رطوبت و به دنبال آن ایجاد تنش های فشاری ناشی از تبلور مجدد نمک ها، می تواند به حبس رطوبت و فراهم آمدن فضایی برای واکنش های آتی از بستری پایا (ایستا) به روندی پویا (دینامیک) منجر شود.

Investigation on the Role of Porosity in the Structure of Historical Ceramics

Structural characterization of historical materials, especially claybased compositions, as well as technical and archaeological aspects, has a significant role in the diagnosis of the deterioration process. One of the most important parameters in the structure of claybase ceramics (such as pottery, brick, and tile ware) is porosity that includes all open and closed pores in the matrix of porous material and it is formed through primary (during the preparation of raw materials) or secondary processes (during firing process and/or burial condition). The main function of open porosity is its role as moisture or any electrolyte transfer channel that can launch or continue many chemical reactions. This function has consequences such as ions transfer, phases dissolution, hydration, and crystallization of soluble salts. Therefore, take note of the percentage of the object rsquo;s porosity, especially in the excavation process, is highly essential. In this paper, according to the analytical point of view, through porosimetric methods such as mercury intrusion porosimetry (MIP) and immersing method (based on ASTM C2092), the most important effects of the presence of porosity in the ceramic matrix were investigated. These parameters are a) relation between firing temperature, percentage of porosity, volume, and radius of pores; b) relation between porosity and moisture transfer through the matrix; and c) relation between porosity and salt crystallization pressure. Without pay attention to the object rsquo;s condition like types and amounts of pores, the possibility of increased permeability and diffusion of humidity, moisture shock immediately after excavation can occur as a result of cleaning or desalination process as well as salt crystallization pressure, capillary condensation, and further chemical reactions and physical erosions.