Estimation of the risk of frost damage to historic Gothic walls in places of modern repairs based on the assessment of the size and distribution of pores

openaccess, Vol. 624 (8) 2024 / poniedziałek, 2 września, 2024

Szacowanie ryzyka zniszczeń mrozowych zabytkowych murów gotyckich w miejscach współczesnych napraw na podstawie oceny wielkości i rozkładu porów

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2024.08.04

citation/cytuj: Tunkiewicz M., Misiewicz J., Lechowicz K., Rochalski H., Olender Sz. Estimation of the risk of frost damage to historic Gothic walls in places of modern repairs based on the assessment of the size and distribution of pores. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 19-24. DOI: 10.15199/33.2024.08.04

The aim of the work was to determine the risk of frost damage in places where historic Gothic walls were supplemented with currently produced bricks. The main experimental material included brick samples fromfourmedieval constructions located in the north-east of Poland. The comparison material were currently produced bricks from brickyards manufacturing handmade bricks. To assess the risk of frost damage for individual bricks tests using mercury porosimetry were carried out. The research made it possible to determine the size and number of pores in testedmaterial. Based on the results obtained, the frost resistance of contemporary manufactured bricks was estimated, materials appropriate to conservation works and ensuring at the same time a homogenous structure of the restored masonry were indicated.

Celem pracy było określenie ryzyka powstawania zniszczeń mrozowych w miejscach uzupełnień zabytkowych gotyckich murów przy użyciu współcześnie produkowanych cegieł. Materiał do badań obejmował próbki cegieł pochodzących z czterech gotyckich obiektów zlokalizowanych w północno- -wschodniej części Polski, a materiał porównawczy stanowiły współcześnie produkowane wyroby ceramiczne pochodzące z cegielni zajmujących się produkcją cegieł ręcznie formowanych. W celu oceny ryzyka powstawania zniszczeń mrozowych poszczególnych cegieł przeprowadzono badania przy użyciu porozymetrii rtęciowej pozwalające na określenie rozmiarów i liczby porów w badanym materiale. Na podstawie uzyskanych wyników badań oszacowano odporność współcześnie produkowanych cegieł na działanie mrozu oraz wskazano materiały właściwe pod kątem wykonania prac konserwatorskich, zapewniających jednocześnie jednorodną strukturę odrestaurowywanego muru.
clay bricks; historical buildings; resistance to freeze-thaw cycles; MIP.

cegły ceramiczne; obiekty zabytkowe; odporność mrozowa; porozymetria rtęciowa.
  1. PN-B-12012:2022-07Metody badań wyrobów budowlanych ceramicznych.Określanie odporności na zamrażanie-odmrażanie metodą badania całych wyrobów.
  2. Netinger Grubeša I, Vračević M, Ducman V, Marković B, Szenti I, and Kukovecz Á. Influence of the Size and Type of Poreson Brick Resistance to Freeze-Thaw Cycles. Materials. 2020; https://doi.org/10.3390/ma13173717.
  3. Stryszewska T, Kańka S. Forms of Damage of Bricks Subjected to Cyclic Freezing and Thawing in Actual Conditions Materials. 2019; https://doi. org/10.3390/ma12071165.
  4. Nieminen P, Romu M. Porosity and Frost Resistance of Clay Bricks. Proceedings of the 8th International Brick and Block Masonry Conference 1988.
  5. Maage M. Frost resistance and pore size distribution in bricks. Matériaux Construction. 1984; https://doi.org/10.1007/BF02478706.
  6. Mallidi SR. Application of mercury intrusion porosimetry on clay bricks to assess freeze-thaw durability –Abibliographywith abstracts. Construction andBuildingMaterials. 1996, https://doi.org/10.1016/S0955-2219 (03) 00249-8.
  7.  Koroth SR. Evaluation and Improvement of Frost Durability of Clay Bricks. PhD Thesis 1997.
  8.  Ravaglioli A. Evaluation of the frost resistance of pressed ceramic products based on the dimensional distribution of pores. Trans. Br. Ceram. Soc. 1976.
  9. Robinson GC. The relationship between pore structure and durability of brick. Am. Ceram. Soc. Bull. 1984.
  10. Madso F. Tegl som byggemateriale, fremstilling og egenskaper. Mur-Sentret 1979.
  11.  Nakamura M.Automatic unidirectional freeze-thaw test for frost durability of building materials. Am. Ceram. Soc. Bull. 1988.
  12.  Pietrak K, Kubiś M, Cieślikiewicz L, Furmański P, Seredyński M, Wasik M, Wiśniewski T, Łapka P. Measurement of Thermal, Hygric and Physical Properties of Bricks and Mortar Common for the Polish Market. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019; https://doi.org/10.1088/1757- 899X/660/1/012022.
  13.  Matysek P, Stryszewska T, Kańka S, and Witkowski M. The influence of water saturation on mechanical properties of ceramic bricks – tests on 19th-century and contemporary bricks. Materiales de Construcción. 2016, http://dx.doi.org/10.3989/mc.2016.07315.
  14.  Borusewicz W. Konserwacja zabytków budownictwa murowanego. Warszawa: Arkady; 1985.
  15.  Tunkiewicz M, Misiewicz J, Sikora P, Chung SY. Hygric Properties of Machine- Made, Historic Clay Bricks from North-Eastern Poland (Former East Prussia): Characterization and Specification for Replacement Materials. Materials. 2021; https://doi. org/10.3390/ma14216706.
dr inż. Maria Tunkiewicz, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Wydział Geoinżynierii
ORCID: 0000-0002-7189-5951
mgr inż. Joanna Misiewicz, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Wydział Geoinżynierii
ORCID: 0000-0003-0613-0167
inż. Kinga Lechowicz, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Wydział Geoinżynierii
ORCID: 0009-0002-4037-0420
tech. Hubert Rochalski, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Wydział Geoinżynierii
ORCID: 0009-0000-4491-5972
tech. Szymon Olender, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Wydział Geoinżynierii
ORCID: 0009-0007-0008-7563

mgr inż. Joanna Misiewicz, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Wydział Geoinżynierii
ORCID: 0000-0003-0613-0167

Corespondence address:joanna.misiewicz@uwm.edu.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2024.08.04

Article in PDF file

Received / Wpłynął do redakcji: 14.06.2024
Revised / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 08.07.2024
Published / Opublikowano: 21.08.2024