A durva mészkő mállása és feketedése

A mészköveket (ld. 1. ábra) már az építészet kezdete óta felhasználják különböző célokra; a legkézenfekvőbb ezek közül az építőanyagként történő felhasználás. Bár manapság leggyakrabban ilyen célra csak burkolólapként használjuk, érdemes a kőzet tulajdonságait megvizsgálni, mert tudatos alkalmazásuk jelentősen csökkentheti a 10-100 év alatt bekövetkező természetes pusztulásukból eredő gazdasági károkat.

A mészkőben megtalálható leggyakoribb vegyület a CaCO₃. (Ennek megjelenési aránya a kőzetben jelentősen eltérő lehet a képződési körülmények függvényében.) Ez a vegyület oldódik a savas víz (pl. savas eső) hatására (ld. 2. ábra), amely folyamat a következő egyenlettel írható le:

CaCO₃ + H₂CO₃ ↔ Ca(HCO₃)₂

Az oldódás hatványozottan gyorsabban megy végbe az igen porózus, mészanyagú kőzetekben (vagyis alapvetően durva mészkőben [ld. 1. táblázat]), mivel ebben az esetben nagyobb felületen tudja oldani a savas víz a mészkő fő komponensét. Az oldatba került kalcium-hidrogénkarbonát szárazabb időszakban kicsapódik a telített oldatból, így újra kalcium-karbonát jelenik meg a kőzetben (az oldat áramlása esetén az eredetitől eltérő helyen) víz és szén-dioxid mellett. Ez a folyamat játszik kulcsszerepet a cseppkő- és a barlangképződés esetében is a karsztvidékeken.

A kőzetekben megfigyelhető az a folyamat, hogy a kőzet belsejében feloldódott mészanyag legnagyobb eséllyel a kőzet külső felén fog megjelenni a kőzetben áramló oldatok jellemző mozgásainak megfelelően. Ez pedig a mésztartalmú kőzetekből épült építmények statikai szempontjából kedvezőtlen folyamat, mert a kőzet belsejéből eltűnt mészanyag már nem szilárdítja azt (ld. 3. ábra). Emiatt az építőkő terhelhetősége is kisebb lesz, ami szélsőséges esetben az épület összeroskadásához is vezethet, illetve hozzájárulhat a később részletezett mészkőfeketedéshez is, illetve ahhoz a folyamathoz is, amely végső soron a kőzet pusztulását okozza. Amennyiben a természetes folyamatok hatására a belső, már szivacsos, gyenge szerkezetű kőanyagról a fizikai és kémiai mállás következtében leesik a kemény, külső mállási kéreg (ld. 4. ábra), a már mállott szerkezetű kőzet még inkább ki lesz téve a lepusztító folyamatoknak.

A mészkő oldódása csapadékvíz hatására egy természetes folyamat, már az ipari forradalom előtti időkben esett esőzés hatására is bekövetkezett. A városok savas esői azonban tovább erősítik a folyamatot.

A városok levegőromlásával párhuzamosan megugrott a kibocsátott kén-dioxid mennyisége is, ami felgyorsította a mészkövek egy másik lepusztulási formáját is. A fűtőberendezésekből, autók kipufogógázából és egyéb ipari tevékenység hatására képződött kén-dioxid (csapadék)vízzel és a levegő oxigéntartalmával egyesülve a következő reakcióval leírható módon alakul kénsavvá:

SO₂ + H₂O + 0,5 O₂ → H₂SO₄

A kénsav pedig a következő folyamatban alakítja át a mészkő kalcium-karbonát-tartalmát gipsszé:

CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ (gipsz) + H₂O + CO₂

A gipsz a kőzet kiszáradásakor, a feloldott mész anyagához hasonlóan, a kőzetek pórusaiban mozgó oldatok hatására a kőanyag külső részén csapódik ki, így ez a folyamat is hozzájárul a belső részek felpuhulásához, egyúttal a kőzet szilárdságának csökkenéséhez is. Ez a folyamat is leginkább a porózusabb, így az oldatok számára átjárhatóbb durva mészkőre jellemző. A kőanyag felületére kivált, kemény, sok esetben sötétszürke réteg leválásával még intenzívebb kőanyagpusztulás kezdődhet el, amennyiben az ehhez szükséges körülmények a továbbiakban is fennállnak.

Továbbá jelentős esztétikai problémát okozhat, különös tekintettel a magas szállópor-koncentrációval jellemezhető területeken, mivel a kicsapódás során jelentős mennyiségű por, korom stb. épülhet be a kőzet külső felületének szerkezetébe, ami a hófehér mészfelületeket akár koromfeketévé is változtathatja néhány tíz év alatt (ld. 5. ábra). Ez számos budapesti épület esetében megfigyelhető, így feltehetőleg mindenki találkozhatott már a jelenséggel.

A mészkő elfeketedése volt megfigyelhető a magyar Országház esetében is (ld. 6. ábra). Eredetileg a külső falburkolathoz a kitettebbnek ítélt falfelületeken (pl. lábazat) használtak csupán forrásvízi mészkövet, a többi helyen a jóval olcsóbb, de gyengébb minőségű durva mészkövet építették be , melyet a sóskúti és a biatorbágyi bányákból szállítottak a Parlamenthez. A sóskúti mészkő minőségének romlása a nagy porozitása miatt (akár a 37%-ot is elérheti) már 25 év elteltével is látszott, így az Országház felmenő falainak 1894-es befejezése óta számos alkalommal kellett az épület fehér színű, durva mészkő burkolatát tisztogatni, hogy esztétikai szempontból ne romoljon az épület minősége. Ennek köszönhetően 1925-től 2014-ig szinte folyamatosan fel volt állványozva valamelyik szárnya, ahol néha csak tisztogatás, néha kőcsere is történt. A ’70-es évektől kezdve a kicserélt burkolóelemek pótlására már csak jó minőségű, kis porozitású, így feketedésre kevésbé hajlamos forrásvízi mészkövet (travertinót) használtak fel. A renoválás kisebb-nagyobb megszakításokkal egészen 2014-ig tartott, azóta nincs felállványozva az Országház.

Összefoglalva, a mészkövek CaCO₃-tartalmuk miatt fokozottan kitettek a környezeti hatásoknak, amelyek a kőzet mállasztásával járulnak hozzá a degradációhoz. Különösen jellemző ez a nagy porozitású fajták esetében (durva mészkő), ahol nagyobb felületen mehetnek végbe ezek a folyamatok. A kőzet mállása a karsztvidékeken cseppkőbarlangok kialakulásához vezethet, épületek burkolatainak esetében viszont a kőzet tönkremenetelét (feketedés, épület összeomlása) okozhatja, ami a Parlament esetében maga után vonzotta azt is, hogy majdnem egy évszázadon át volt valamelyik egysége felállványozva.

Hogy miért használjuk ennek ellenére mégis a durva mészköveket építési célra? Mert szépek, kemények, nagy mennyiségben bányászhatóak Budapest környékén, és mert alacsony áron hozzájuk lehet jutni. A fentiekben leírtak miatt viszont alapvetően beltérre javasolt a használatuk (ld. 7. ábra), de rövidebb távon szinte bármilyen célra alkalmas építőanyagok.

Gereczi Botond

Források:

• Michael Roth: Kőkonzerválás és a kővédő szerekkel szemben támasztott követelmények (Építőanyag, 1997/1.; 16-20. o.)
• Török Ákos: Geológia mérnököknek (Műegyetemi Kiadó Budapest, 2007) (137-149. o.)
• Országház, 18-, 19-, 20-, 21-, 22 . számú, valamint 4-, 5-, 6-, 7-, 8 . számú homlokzatai felújításának tervezése (Műszaki dokumentáció)
  Elérhető: https://www.parlament.hu/documents/10181/22394/318_1_m.pdf/4b93c79d-8bb5-42ec-9d44-4d532644cc12
• https://hu.wikipedia.org/wiki/Országház (Az épület; Az épület története)