Konservatorgruppen

1. ODM - Kultur- og naturhistorisk orienteringsmøde
Hotel Comwell Kolding, den 16.-18. november 2015
Jannie Amsgaard Ebsen
Speciale
Konservatorskolen
Det Kongelige Danske Kunstakademis Skoler for Arkitektur, Design og Konservering
2015

2. Islandsk tørv & TEOS
In situ konservering af tørvebygget langhus fra vikingetiden, Reykjavík 2003-2007

3. Arkæologiske præparater (I)
Jordpræparater, der ikke udgraves,
men bevares som et ”hele” med
deres indhold af arkæologiske fund.
”Møntestræde” - en vej fra 1200-tallets Odense Nørre Aaby-manden – et moselig fra romersk jernalder

4. Arkæologiske præparater (II)
Jordpræparater, der er en genstand i ”sig
selv”, f.eks. in situ jordstrukturer og
profilvægge eller ex situ profilaftræk.
871 +/- 2 ”langhuset” fra ca. 925 AD
Profilaftræk med brolægning fra middelalderen Profilvæg med lag fra vikingetiden

5. Hvorfor
• Fordi Tetraethylsilikaters effektivitet og potentiale til stabilisering af
sedimenter ikke hidtil er blevet undersøgt systematisk på baggrund af
forsøg med forskellige sedimenttyper med kendt sammensætning.
• For at skabe et bedre grundlag for udarbejdelse af praktiske
konserveringsforslag til stabilisering af arkæologiske sedimenter og
præparater, hvor essentielle aspekter, såsom antal af imprægneringer,
væskeforbrug, økonomi og tidsforbrug inddrages.
Fra et specifikt arkæologisk sediment til en bredere undersøgelse…
→ →

6. Hvad - Specialets formål (I)
At undersøge tetraethylsilikaters egenskaber og
effektivitet til imprægnering af et bredere udvalg af både
grov- og finkornede sedimenttyper- og blandinger.
kkk
Grovkornede sedimenter
(Granulære/friktions eller ikke-kohæsive sedimenter)
Finkornede sedimenter
(Kohæsive sedimenter)
Grus Sand Silt Ler
Groft Mellem Fint
6 2 0,6 0,2 0,063 >0,002
Fraktionsgrænser (mm)
Inddeling af sedimenter i deres respektive fraktioner (efter Wesley 2010:28).

7. Hvad - Specialets formål (II)
OBM/1613 Skovgaard: Jernalderudgravning, Sdr. Nærå, august 2011
OBM/9776 I. Vilhelm Werners Plads: Middelalderlig byudgravning, Odense, juli 2014
At foretage en vurdering af produkternes potentiale
til stabilisering af sedimenter og præparater
fra arkæologiske udgravninger i Danmark.

8. Hvordan - Praktisk forsøgsarbejde

9. TetraEthyl(Ortho)Silikat (TEOS)
Fra flydende væske… …til fast silikat (silica gel)
Si(OR)4 (l) + 4 H2O (v) → Si(OH)4 (s) + 4ROH (v)
(+ katalysator)
TEOS (l) + vand (v) → Silica gel (s) + ethanol (v)
(amorft hydreret siliciumdioxid)

10. Præsentation af fire produkter
• SILRES BS OH 100: ”Klassisk” TEOS (Wacker)
• KSE 300 HV: ”Modificeret” TEOS med ”adhæsionspromotor” for kalk (Remmers)
• KSE 300 E: ”Modificeret” TEOS elastificeret med ”bløde segmenter” (Remmers)
• SYTON X30: Siliciumdioxid-dispersion (Kremer Pigmente)

11. Præsentation af porøse sedimenter (I)
Fire ”klassiske” ”homogene” sedimenter

12. Præsentation af sedimenttyper (II)
Tre ”uhomogene” sedimentblandinger
Den danske jordbundsklassificering - Teksturtabel
Jordtype Tekstur (JB nr.) Vægtprocent
Ler
(≥2µm)
Silt
(2-63
µm)
Finsand
(63-200 µm)
Sand, i alt
(200-2000
µm)
Humus
(58,7 % C)
1 Grovsandet jord (1) 0-5 0-20 0-50 75-100 Under 10
2 Finsandet jord (2) 50-100
Grovsandet jord (dansk jordtype 1)

13. Den praktiske imprægnering
• 245 forme á 100 ml  35 prøver af hver af
de syv sedimenttyper.
• Heraf udtages tre prøver som referencer.
• Otte prøver af hvert sediment imprægneres
én gang med hvert af de fire produkter.
• 56 prøver på henholdsvis ”Dag 1, 2, 3 og 4”.
• Efter fire uger imprægneres fem af de otte
prøver igen.

14. Evaluering
Geldeponeringsmængde
Væskeforbrug
Forskydningsstyrke
Hårdhed og styrke
Mikromorfologi (tyndslib) Mikromorfologi (stereomikropering)
Visuelt udseende
X
X Diffusionsåbenhed

15. Tyndslib af TEOS/Sand
Hærdet TEOS/Silica gel
Sandkorn (Kvarts)
Hulrum (gul epoxy)
Objektiv 10x, billedfelt:0,65x0,87mm - Foto: Jørn Bredal-Jørgensen 2015
↑ op

16. Hårdhed og styrke
(Konsistens og cementering)
Visuelle og taktile iagttagelser ved oversavning af prøvematerialet
SILRES BS OH
100
Oversavet Konsistens
(ASTM D 2488)
Cementering
(ASTM D 2488)
Bemærkninger
SAND 0-2 Ja Nej Delvist - - -
Reference x Blød Meget svag -
1ximprægnering x Hård Moderat -
2ximprægnering x Meget hård Stærk -

17. Specialets hovedkonklusioner (I)
TEOS & LER
• Ingen af de fire produkter var i stand til at imprægnere sedimenttypen ”Ler”
• Det var muligt at imprægnere sedimentblandinger med et vist lerindhold
(Harpet muld og Plantemuld, samt de lerede ”originale” arkæologiske sedimenter)
TEOS & SAND/GRUS/SEDIMENTBLANDINGER
• Dybtgående imprægnering var mulig med de tre TEOS – Syton X30 ikke velegnet!
• Resulterede i forøget sammenhængskraft/hårdhed/styrke

18. Specialets hovedkonklusioner (II)
TEOS & geldeponering (styrkeforøgelse)
• Mængden af den deponerede gel er afgørende for at opnå en effektiv
stabiliserende imprægnering af de porøse sedimenter.
• Da det er gelen, der fungerer som en udfyldende strukturel og ”cementerende”
binder.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170180190200
Masse(g)
Antal dage (0-194)
Hærdeforløb (væske  gel)
SILRES BS OH 100
KSE 300 HV
Syton X30
KSE 300 E
Geldeponering
SILRES BS OH 100 ca. 40-42 % (w/w)
KSE 300 HV ca. 36-38 % (w/w)
KSE 300 E ca. 25-28 % (w/w)

19. VURDERING AF TEOS
Tetraethylsilikater har et stort potentiale til stabilisering af et bredt
udvalg af porøse sedimenter - og til strukturel stabilisering af
”originale” arkæologiske sedimenter og præparater.

20. Nye undersøgelser af TEOS & tyndslib
Med fokus på de modificerede TEOS-typer
Samarbejde med Knud Botfeldt og Jørn Bredal-Jørgensen, KADK
Tak til Konservatorskolens Forskningsudvalg for bevilling til tyndslibsanalyser

21. TEOS´s ”attraktive” egenskaber 
 Mange års erfaringer fra brug indenfor stenkonservering
 Relativ lav viskositet og overfladespænding
 God indtrængningsevne
 God affinitet med silikat
 Polymerisering til fast amorft hydreret siliciumdioxid; silica gel
 Gelen deponeres tredimensionelt i den porøse struktur
 Stenmaterialet opnår forøget ”hårdhed”/”styrke”
 Stenmaterialets naturlige farvemætning og glans bibeholdes
 Stenmaterialets diffusionsåbenhed bibeholdes

22. TEOS´s ”uattraktive” egenskaber 
• De kommercielle TEOS-produkter er sundhedsskadelige og
lokalirriterende på væskeform.
• De kommercielle TEOS-produkter er yderst brandfarlige på
væskeform.
• Under ”afhærdningen” dannes der sundhedsskadelige
ethanoldampe.
TEOS-produktet ”SILRES BS OH 100” fra Wacker-Chemie
CAS No. Stof Indhold Grænseværdi Faresymboler
78-10-4 Tetraethylorthosilikat >40 – <50 % 85,0 mg/m3 ~10 ppm Xn
3648-18-8 Di-n-octyltindodecylat <0,5 % 0,1 mg/m3 (tinforbindelser) Xn, N
64-17-5 Ethanol 1900,0 mg/m3 ~ 1000 ppm Xn
 Farer kan elimineres ved brug af personlige værnemidler og andre
sikkerhedsforanstaltninger!
 Den dannede silica gel er ikke omfattet nogen form for faremærkning!

23. TEOS´s grundlæggende præmis  
• Konsolidering med TEOS er en irreversibel proces.
• Hænger uløseligt sammen med det egentlige formål;
At opnå en dybtgående og holdbar strukturel konsolidering
med god kemisk affinitet, som er forankret ensartet i det
porøse materiales tredimensionelle struktur.

24. TetraEthyl(Ortho)Silikat (TEOS)

25. Tyndslib af TEOS/Grus
Objektiv 10x, billedfelt:0,65x0,87mm - Foto: Jørn Bredal-Jørgensen 2015
←op
Hærdet TEOS/Silica gel
Hulrum (gul epoxy)
Sandkorn (Kvarts)
Kalkholdig partikel

26. Tyndslib af TEOS/Harpet muld
Objektiv 2,5x, billedfelt:2,6x3,5mm - Foto: Jørn Bredal-Jørgensen 2015
↑ opHærdet TEOS/Silica gelSandkorn (Kvarts)
Kalkholdig partikel