Basic Protocol for On-Site Testing Consolidant Nanoparticles on Stone Cultural Heritage

Abstract

Currently the application of consolidants based on nanoparticles is common practice among restorers. Consolidants should not modify the properties of original materials according to international recommendation, which requires previous studies to decide the optimal option. The selection must be based on empirical results, and not only in the expertise of the restorer, because the consolidant’s effectiveness is influenced by its own properties and other factors such as the characteristics of the artwork (elemental composition, porosity, texture, etc.) and its context (temperature, relative humidity, etc.). Moreover, new protocols must be sustainable and compatible with on-site restoration. A new protocol to test consolidant nanoparticles has been designed and assessed. This is based on easy trials and low-cost techniques—digital microscope, colorimeter, peeling test and ultrasound—that could be employed by restorers in situ. In this paper, different consolidant nanoparticles were tested on stones from two historical quarries. The first treatment was SiO2 nanoparticles, and the second, a new nanocomposite of Ca(OH)2 and ZnO quantum dots that allows us to measure penetration depth easily and discern the treated areas under UV lights. This second treatment was the best option for the studied stones, validating the protocol designed for the choice of consolidants.

Tarihi Yapılarda Kagir Yapı Malzemelerinin Koruma Uygulamalarında Kullanılabilecek Bir Yöntem Önerisi

“…Kimyasal bir malzemenin etkinliği zamanla değerlendirilebildiğinden herhangi bir tedavinin hızlı bir şekilde değerlendirilmesini sağlamak için laboratuvar deneylerine ihtiyaç vardır. Doğal taşın dayanıklılığı ve fiziksel-kimyasal özelliklerinin yanı sıra restorasyon ve koruma çalışmaları öncesi ve sonrası hava koşullarına maruz kalmanın etkilerini ölçmek için çeşitli laboratuvar deney yöntemleri geliştirilmiştir [2,33].Bu deneyler; sağlamlaştırıcılarda yapılması gerekenler ve su iticilerde yapılması gerekenler olarak 2 alt grupta ele alınmakta olup Ek A'da sağlamlaştırıcı ve/veya su itici kimyasal uygulamaların değerlendirilmesinde kullanılan laboratuvar deney yöntemleri açıklanmıştır.…”

“…Laboratuvar deneylerinin tamamlanmasından sonra, uygulanmasına daha olumlu bakılan sağlamlaştırıcı ve/veya su itici kimyasal uygulamaların test sonuçlarını doğrulamak için in-situ uygulama yapılarak test edilmelidir, böylece en iyi uygulama işlemlerinin belirlenmesi sağlanabilir [2,33]. In-situ uygulamanın amacı, taş yapının seçilen pilot alanında yapılan uygulama ile sağlamlaştırmaya ihtiyaç duyulan tüm alana uygulama yapılmadan önce sağlamlaştırıcı ve/veya su itici performansı değerlendirilebilmektir [2,16].…”

Preliminary Studies of the Effects of Nanoconsolidants on Mural Paint Layers with a Lack of Cohesion

“…Nanoconsolidants, having the advantage of nanomaterials, are expected to present improved properties and open new research topics [14,15]. Inorganic nanoconsolidants and their composites, in particular, alkali earth metals hydroxides and oxides (e.g., Ca(OH) 2 , Mg(OH) 2 , MgO), have become of interest for consolidation and conservation of paper [16][17][18], lime mortar and stone [15,16,18,19], wood [16,18,20], and earthen constructions [21]. Some of their beneficial characteristics are enhanced stability, good penetration capacity inside decayed substrates, high potential for long-term durability, and efficiency [15].…”