Physical and mineralogical changes of Hungarian monumental stones exposed to different conditions: stone-testing in-situ and under laboratory conditions

The Székesfehérvár Ruin Garden is a unique assemblage of monuments belonging to the cultural heritage of Hungary due to its important role in the Middle Ages as the coronation and burial church of the Kings of the Hungarian Christian Kingdom. It has been nominated for “National Monument” and as a consequence, its protection in the present and future is required. Moreover, it was reconstructed and expanded several times throughout Hungarian history. By a quick overview of the current state of the monument, the presence of several lithotypes can be found among the remained building and decorative stones. Therefore, the research related to the materials is crucial not only for the conservation of that specific monument but also for other historic structures in Central Europe. The current research is divided in three main parts: i) description of lithologies and their provenance, ii) physical properties testing of historic material and iii) durability tests of analogous stones obtained from active quarries. The survey of the National Monument of Székesfehérvár, focuses on the historical importance and the architecture of the monument, the different construction periods, the identification of the different building stones and their distribution in the remaining parts of the monument and it also included provenance analyses. The second one was the in situ and laboratory testing of physical properties of historic material. As a final phase samples were taken from local quarries with similar physical and mineralogical characteristics to the ones used in the monument. The three studied lithologies are: fine oolitic limestone, a coarse oolitic limestone and a red compact limestone. These stones were used for rock mechanical and durability tests under laboratory conditions. The following techniques were used: a) in-situ: Schmidt Hammer Values, moisture content measurements, DRMS, mapping (construction ages, lithotypes, weathering forms) b) laboratory: petrographic analysis, XRD, determination of real density by means of helium pycnometer and bulk density by means of mercury pycnometer, pore size distribution by mercury intrusion porosimetry and by nitrogen adsorption, water absorption, determination of open porosity, DRMS, frost resistance, ultrasonic pulse velocity test, uniaxial compressive strength test and dynamic modulus of elasticity. The results show that initial uniaxial compressive strength is not necessarily a clear indicator of the stone durability. Bedding and other lithological heterogeneities can influence the strength and durability of individual specimens. In addition, long-term behaviour is influenced by exposure conditions, fabric and, especially, the pore size distribution of each sample. Therefore, a statistic evaluation of the results is highly recommended and they should be evaluated in combination with other investigations on internal structure and micro-scale heterogeneities of the material, such as petrographic observation, ultrasound pulse velocity and porosimetry. Laboratory tests used to estimate the durability of natural stone may give a good guidance to its short-term performance but they should not be taken as an ultimate indication of the long-term behaviour of the stone. The interdisciplinary study of the results confirms that stones in the monument show deterioration in terms of mineralogy, fabric and physical properties in comparison with quarried stones. Moreover stone-testing proves compatibility between quarried and historical stones. Good correlation is observed between the non-destructive-techniques and laboratory tests results which allow us to minimize sampling and assessing the condition of the materials. Concluding, this research can contribute to the diagnostic knowledge for further studies that are needed in order to evaluate the effect of recent and future protective measures.

Procedure e strumenti innovativi per lo sfruttamento sostenibile delle risorse minerarie

L'approvvigionamento di risorse minerali e la tutela dell'ambiente sono spesso considerate attività contrapposte ed inconciliabili, ma in realtà rappresentano due necessità imprescindibili per le società moderne. Le georisorse, in quanto non rinnovabili, devono essere valorizzate in maniera efficiente, adoperando strumenti che garantiscano la sostenibilità ambientale, sociale ed economica degli interventi estrattivi. La necessità di tutelare il territorio e migliorare la qualità della vita delle comunità locali impone alla Pubblica Amministrazione di implementare misure per la riqualificazione di aree degradate, ma fino ai primi anni '90 la normativa di settore non prevedeva strumenti a tal proposito, e ciò ha portato alla proliferazione di siti estrattivi dismessi e abbandonati senza interventi di recupero ambientale. Il presente lavoro di ricerca fornisce contributi innovativi alla pianificazione e progettazione sostenibile delle attività estrattive, attraverso l'adozione di un approccio multidisciplinare alla trattazione del tema e l'utilizzo esperto dei Sistemi Informativi Geografici, in particolare GRASS GIS. A seguito di una approfondita analisi in merito agli strumenti e le procedure adottate nella pianificazione delle Attività Estrattive in Italia, sono stati sviluppati un metodo di indagine ed un sistema esperto per la previsione ed il controllo delle vibrazioni indotte nel terreno da volate in cava a cielo aperto, che consentono di ottimizzare la progettazione della volata e del sistema di monitoraggio delle vibrazioni grazie a specifici strumenti operativi implementati in GRASS GIS. A supporto di una più efficace programmazione di interventi di riqualificazione territoriale, è stata messa a punto una procedura per la selezione di siti dismessi e di potenziali interventi di riqualificazione, che ottimizza le attività di pianificazione individuando interventi caratterizzati da elevata sostenibilità ambientale, economica e sociale. I risultati ottenuti dimostrano la necessità di un approccio esperto alla pianificazione ed alla progettazione delle attività estrattive, incrementandone la sostenibilità attraverso l'adozione di strumenti operativi più efficienti.

Per un'archeologia del lavoro in eta' protobizantina. Organizzazione e committenza del cantiere edilizio attraverso i marchi dei marmorari

La ricerca riguarda lo studio del cantiere edilizio protobizantino, con particolare riferimento al ciclo della lavorazione del marmo. Quest’ultimo viene analizzato sotto il profilo amministrativo, tecnico, sociale ed artigianale. L’elemento guida della ricerca sono i marchi dei marmorari, sigle apposte da funzionari e maestranze durante il processo produttivo. Dapprima, fonti letterarie ed epigrafiche, tra cui le sigle di cava e officina su marmo, vengono esaminate per ricostruire il sistema alto-imperiale di amministrazione delle cave e di gestione dei flussi marmorei, nonché l’iter tecnico-artigianale adottato per la produzione dei manufatti. Il confronto con i dati disponibili per la tarda antichità, con particolare riferimento alle cave di Proconneso, evidenzia una sostanziale continuità della prassi burocratico-amministrativa, mentre alcuni cambiamenti si riscontrano nell’ambito produttivo-artigianale. Il funzionamento degli atelier marmorari viene approfondito attraverso lo studio dei marchi dei marmorari. Si tratta di caratteri greci singoli, multipli o monogrammi. Una ricognizione sistematica delle sigle dalla pars Orientalis dell’impero, reperite in bibliografia o da ricognizioni autoptiche, ha portato alla raccolta di circa 2360 attestazioni. Per esse si propone una classificazione tipologica tra sigle di cava, stoccaggio, officina. Tra le sigle di cava si annoverano sigle di controllo, destinazione/committenza, assemblaggio/posizionamento. Una particolare attenzione è riservata alle sigle di officina, riferibili ad un nome proprio di persona, ovvero al πρωτομαΐστωρ, il capo-bottega che supervisionava il lavoro dei propri artigiani e fungeva da garante del prodotto consegnato alla committenza. Attraverso lo studio comparato delle sigle reperite a Costantinopoli e in altri contesti si mette in luce la prassi operativa adottata dagli atelier nei processi di manifattura, affrontando anche il problema delle maestranze itineranti. Infine, sono analizzate fonti scritte di varia natura per poter collocare il fenomeno del marmo in un contesto socio-economico più ampio, con particolare riferimento alle figure professionali ed artigianali coinvolte nei cantieri e al problema della committenza.