Bent Vangsøe Natursten A/S Fynsvej Middelfart. Att.: Jesper Vangsøe. 5. februar 2010 CCC/hks _346752_Vangsøe_011

Transkript

1 Bent Vangsøe Natursten A/S Fynsvej Middelfart Att.: Jesper Vangsøe 5. februar _346752_Vangsøe_011 Vurdering af pletter på sandsten Indledning og formål Teknologisk Institut har med Dem som rekvirent foretaget en undersøgelse af 1 stk. misfarvet granitflise, 1 stk. ueksponeret granitprøve samt prøver af lægge- og fugesand modtaget på Teknologisk Institut, d. 13. januar Formålet med undersøgelsen er at vurdere årsagen til misfarvning af flise. Figur 1: Misfarvninger på flisebelægning. Billedet er fremsendt af rekvirenten. Figur 2: Misfarvning af sand i og under fuge. Billedet er taget lige efter optagning af sten. Billedet er fremsendt af rekvirenten.

2 Baggrund Rekvirenten har oplyst, at naturstensflisen er benyttet som belægningssten på en gågade i Herning. Da stenen blev lagt, havde den en lys grå farve. Efter et par års eksponering har der på stenens overflade udviklet sig kraftige rustbrune misfarvninger. Misfarvningerne forekommer på næsten alle lyse sten og er kraftigst på midten af flisens overflade, mens der oftest kun ses en svag misfarvning langs fugerne (Figur 1). I gågaden er der også benyttet mørkere stentyper. Rekvirenten har ikke lagt mærke til samme type misfarvning på de mørkere stentyper. D. 12. januar 2010 blev en af de misfarvede fliser taget op af belægningen og sendt til Teknologisk Institut. Rekvirenten oplyser, at der ved optagningen blev observeret rustbrune misfarvninger i læggesandet og også i fugesandet (Figur 2). Teknologisk Institut har også modtaget prøver af fugesand og af læggesand. Undersøgelsesomfang Der er udført en makroskopisk og en mikroskopisk analyse af både den eksponerede granitflise og den ueksponerede granitprøve. Desuden er der udført mikroskopisk analyse af både fuge- og læggesand. Der er desuden optaget skanningelektronmikroskopbilleder af begge sandprøver samt af oversiden på den eksponerede flise, og der er foretaget energidispersiv røntgenanalyse af samme materiale for at verificere tilstedeværelsen af jernholdige faser. Sammenfatning af resultater I det følgende gives en kortfattet sammenfatning af resultater fra de gennemførte undersøgelser. For en mere detaljeret beskrivelse af resultaterne henvises til bilag 1 (petrografisk analyse af granit) og bilag 2 (mikroskopisk analyse af sand). Granit Stenfliserne består af en lys mellemkornet granit, der har en hugget overflade. Granitten består af feldspat (60%), kvarts (30%), biotit (5%), muskovit (4%) og mindre mængder af diverse mineraler. Feldspatten er kendetegnet ved at være delvist omdannet og indeholder en del mikrorevner og mikroporøsiteter. Der ses ikke tegn på betydende forvitringer/omdannelser af de øvrige mineraler i hverken den eksponerede eller den ueksponerede granitprøve. Granitten er generelt præget af mange mikrorevner, der er forbundet til et sammenhængende netværk. I den behuggede overflade ses en højere koncentration af revner som følge af overfladebearbejdningen. Sammenligning af den eksponerede og ueksponerede granit viser, at oversiden af den eksponerede flise har en kraftig brun misfarvning. Kantsiden ud mod fugen af flisen har stedvist samme kraftige misfarvning, men der ses generelt her en svagere misfarvning. Undersiden af stenen har en ensartet lysebrun misfarvning. Langs flisens overside og kantsider ses misfarvningen kun på overfladen, men ned mod un _346752_Vangsøe_011 2

3 dersiden ses der en ensartet misfarvet lysebrun zone der strækker sig 10-25mm ind i stenen. Figur 3: BSED foto af overside af flise. Overfladen er dækket af mange fine lyse korn, der består af en jernholdig fase (verificeret ved EDS analyse ikke vist). Mikroanalysen viste tynde rustfarvede udfældninger på undersiden af flisen. Samme udfældninger blev observeret i mikrorevner som lå op til ca. 20mm fra undersiden. På oversiden fandtes et tykkere lag af rustfarvede udfældninger, og det var kun de helt overfladenære revner, der også indeholdt rustfarvede udfældninger. SEManalyse viste, at der på overfladen sad talrige små jernholdige udfældninger (figur 3). Fuge- og læggesand Både fuge- og læggesandet består af kvarts, feldspat, tæt og porøs flint, diverse bjergartsfragmenter af bl.a. granit, gabbro og basalt. Desuden ses en del agglomerater bestående af diverse korn, som er kittet sammen af en porøs matrix med en farve varierende fra mørk grå til kraftig brun. På de selvstændige korn blev der på overfladen observeret en belægning af materiale, der i udseende svarer til matricen i agglomeraterne. Omfanget af agglomerater er størst i fugematerialet (figur 4 og 5). Kemiske analyser af matricen viser, at denne indeholder bl.a. jern (Fe) (figur 6 og 7) _346752_Vangsøe_011 3

4 Bjergartsfragmenterne af gabbro og basalt er delvist omdannede og indeholder en del brunlige faser. Fragmenterne af granit er også i nogen grad præget af revner og indeholder brune udfældninger, der svarer til udfældningerne på den eksponerede granitflise. Figur 4: BSED foto af fugesand. Der ses en del finkornet matrix mellem de grovere sandkorn. Figur 5: BSED foto af læggesand. De grove sandkorn og agglomeraterne er mere afgrænsede end i fugesandet. Figur 6: Røntgenspektrum for arealanalyse (ca. 10x10 μm) af matrix i agglomerat i fugesand. Figur 7: Røntgenspektrum for arealanalyse (ca. 10x10 μm) af matrix i agglomerat i læggesand. Vurdering På baggrund af de foretagne analyser vurderes det, at den brune misfarvning af den eksponerede sten skyldes en brun jernholdig fase, der er udfældet på stenens overflade. Der er ved disse undersøgelser ikke fundet tegn på, at misfarvningerne skulle stamme fra forvitrede mineraler i granitflisen Det vurderes, at misfarvningerne stammer fra lægge- og fugesand, som begge indeholder jernholdige faser. Jernet er _346752_Vangsøe_011 4

5 typisk bundet til den porøse finkornede matrix, der findes i agglomeraterne, og har i sig selv forårsaget en misfarvning af sandet. Mikroskopisk ses dette ved, at en del af matricen i agglomeraterne er brune, og der ses i mange af sandkornenes porøsiteter brune udfældninger og omdannelsesprodukter. Det vurderes, at den brune belægning på granitflisens overflade er dannet ved, at de jernholdige faser i sandet i fugtige perioder opløses helt eller delvist og transporteres op til overfladen af granitflisen, hvor det udfældes som en rustbrun fase (se bl.a. Winkler 1997). Granitflisens høje indhold af revner og porøsiteter muliggør, at fugten kan gennemtrænge stenen og føre det opløste jern med sig. Dette forklarer også, hvorfor der ikke ses udfældninger i samme omfang på de mørkere sten i belægningen. Disse sten må antages at have en tættere struktur, hvilket mindsker fugttransporten gennem stenen betydeligt. Den misfarvede zone mod undersiden af granitflisen er formentligt et resultat af, at dette område i længere perioder har været mættet eller kraftigt påvirket af vand fra sandet. Mikroskopiske jernholdige partikler fra sandet har herved haft mulighed for at sætte sig i den del af stenens porøsiteter. Disse mikroskopiske partikler er dog så store, at de ikke kan transporteres ind i den del af stenen, der ikke er vandmættet. Misfarvningen af flisen mod undersiden, vurderes derfor at være begrænset til de nederste ca. 1-2cm. Reference: Winkler, E.M. (1997): Stone in architecture, Springer-Verlag, Pages Venlig hilsen Teknologisk Institut, Byggeri Claes Christiansen Geolog (ph.d.) Direkte telefon: Direkte telefax: Claes.christiansen@teknologisk.dk Bilag 1 og 2 følger _346752_Vangsøe_011 5

6 Bilag 1: Makroskopisk og mikroskopisk analyse af granitsten Udført Petrografisk analyse af eksponeret og ueksponeret granit er udført den 4. februar 2010 af Claes Christiansen. Metode Petrografisk analyse af natursten er udført efter DS/EN Analysen omfatter en bestemmelse af stenens tekstur, mineraler, struktur og revner ved en undersøgelse af håndstykker og tyndslib. Tyndslib er produceret således at alle variationer i stenen er repræsenteret. Tyndslib er imprægneret med en fluorescerende epoxy for at tydeliggøre porøsiteter og revner. Omfang Der er foretaget analyse af stenprøver modtaget på Teknologisk Institut d. 13. januar Resultat Resultatet fremgår af følgende sider _346752_Vangsøe_011 6

7 Makroskopisk beskrivelse: Materiale prøve: Udsavet stykke af eksponeret naturstensflise med misfarvning med dimensionerne 60x26x10 cm. Udsavet stykke af ikke eksponeret stenflise af samme type. Farve: Bjergartens farve er lys grå. Der ses en misfarvning på overfladen af den eksponerede sten. Tekstur: Bjergarten er relativ homogen. Kornstørrelse: Fin til mellemkornet Revner/defekter: Ingen revner er observeret Omdannelser Ingen synlige. Overflader og misfarvning af den eksponerede sten: Både overside og underside af flisen er ru efter hugning. Oversiden af stenen er misfarvet i en kraftig brun farve. Mod kanterne bliver misfarvningen stedvist svagere. Kanterne af stenen, der har vendt ud mod fugerne er stedvist misfarvet. Visse steder er misfarvningen kraftigst ved undersiden af flisen, andre steder ved oversiden eller midt på kantsiden. Undersiden har en ensartet svagere gul-brun misfarvning. Efter modtagelse af stenen blev denne skåret igennem med vandkølet diamantsav. Lige efter gennemskæring blev der på den våde savflade observeret en misfarvet zone (lys gul-brun som observeret på undersiden) mod bunden som var 10-25mm bred. Langs fugekanterne og oversiden af stenen ses ingen tilsvarende misfarvet zone. Mikroskopisk (optisk) beskrivelse: Tyndslib: : Eksponeret sten, inklusiv overside : Eksponeret sten, inklusiv underside og 45mm : Ueksponeret sten, inklusiv overside Fabric: Hoveddelen af bjergarten består af delvis omdannede feldspatkorn, kvartskorn og små aflange biotitkorn. Bjergartens mineraler er forholdsvis homogent fordelt, og der ses ikke udpræget foretrukken orientering af mineralkornene. Der ses dog en tendens til, at biotit forekommer i mindre aggregater a 2-6 korn. Mineralsammensætning: Feldspat ca. 60%, kvarts ca. 30%, biotit ca. 5%, Muskovit ca. 4%, diverse mineraler (apatit, epidot, opakke) ca. 1% _346752_Vangsøe_011 7

8 Mineraler: - morfologi - dimension - distribution - omdannelse Feldspat: Forekommer som anhedrale irregulære korn som har en gennemsnitlig størrelse på ca. 0,5-1mm (op til 5mm). En del af feldspatten er kraftigt seriticeret, og der ses større muskovitkrystaller i disse feldspatkorn. Der ses en del porøsiteter i feldspatten som følge af omdannelserne. Kvarts: Forekommer som anhedrale til subhedrale korn med en gennemsnitlig størrelse på ca. 0,5mm (op til 2mm). Kvarts forekommer som massive korn og indeholder ingen revner. Biotit: Forekommer som mørke irregulære til tabulære korn med en maksimal længde på op til 1mm. Omdannelsesgraden af biotitkornene vurderes at være lille. Åbne revner, frakturer, porer og hulrum: Fyldte revner, frakturer og årer: Overflader af den eksponerede sten. Muskovit: Forekommer som farveløse tabulære korn med en maksimal længde på op til 1mm. I stenen ses et sammenhængende netværk af intra- og intergranulære revner. Der er en tendens til at revnerne er parallelt orienteret. Revnerne er meget fine med en maksimum vidde på 0,004mm men er typisk under 0,002mm. Omfanget af fine revner vurderes at være højt. Udover de intragranulære revner er der observeret en del porerum i de omdannede feldspatkorn. Nogle af de fine revner nær oversiden og mod undersiden af den eksponerede sten indeholder rustfarvede udfældninger (er nærmere beskrevet i nedenstående afsnit om overflader). Der er ikke observeret udfældninger i revner i den ueksponerede sten. Overside: Oversiden er ujævn efter hugning. I de yderste ca. 0,3-0,5mm ses overfladeparallelle revner som er opstået som følge af hugningen. På det meste af overfladen ses rustfarvede udfældninger, som også ligger i de helt overfladenære revner. Rustfarvede udfældninger i revner er observeret ned til en maks. dybde af 0,5mm. De rustfarvede udfældninger på overfladen har typisk en tykkelse på under 0,002mm. I fordybningerne i overfladen er udfældningerne ofte tykkere og kan blive op til 0,05mm tykke. Overside: Undersiden er ligesom oversiden ujævn efter hugning, og der ses også i de yderste ca. 0,3-0,5mm overfladeparal _346752_Vangsøe_011 8

9 lelle revner, som er opstået som følge af hugningen. På undersiden ses stedvist tynde rustfarvede udfældninger Udfældningerne er oftest under 0,002mm tykke men kan blive op til 0,015mm tykke. Der ses ikke en tendens til, at udfældningerne er tykkere i overfladens fordybninger. Rustfarvede udfældninger er også observeret i revner ind til en dybde af 20mm fra overfladen. På den ueksponerede sten er der ikke observeret rustfarvede udfældninger i hverken revner eller på overfladen. Petrografisk definition: Granit _346752_Vangsøe_011 9

10 Foto 1: Overside af eksponeret granitflise (nederst) og af ueksponeret granitstykke (øverst). Foto 2: Kantside, der har ligget ud mod fuge, af eksponeret flise. Foto 3: Frisk våd savflade gennem flisestykke. Misfarvet zone ses mod undersiden af flisen. Foto 4: Placering af tyndslib i eksponeret flise (venstre) og i ueksponeret stenstykke (højre). Foto 5: Omdannet feldspatkorn med inklusioner af bl.a. muskovit. Set i tyndslib af ueksponeret prøve, krydsede nikoller, dimensioner er 1,9x1,5mm. Foto 6: Samme område som vist på foto 5 set i fluorescerende belysning _346752_Vangsøe_011 10

11 Foto 7: Biotitkorn set i tyndslib af i eksponeret granit. Normal belysning, dimensioner er 1,9x1,5mm. Foto8: Oversiderevner i eksponeret granit. Fluorescerende belysning, dimensioner er 1,0x0,75mm. Foto 9: Brune udfældninger på overside og i revner af eksponeret granit. Normal belysning, dimensioner er 1,0x0,75 Foto 10: Brune udfældninger på underside og i revner af eksponeret granit. Normal belysning, dimensioner er 0,5x0,4mm. Foto 11: Brune udfældninger i indre revner i misfarvet zone mod underside af eksponeret granit. Normal belysning, billedets dimensioner er 0,5x0,4mm _346752_Vangsøe_011 11

12 Bilag 2: Mikroskopisk analyse af sand Udført Mikroskopisk analyse af henholdsvis læggesand og fugesand er udført den 4. februar 2010 af Claes Christiansen. Metode Analysen omfatter en bestemmelse af sandets indhold af potentielt misfarvende elementer ved en undersøgelse i tyndslib. Tyndslib er produceret af sand, som er blandet med epoxy. Omfang Der er foretaget analyse af sandprøver modtaget på Teknologisk Institut d. 13. januar Resultat Resultatet fremgår af følgende sider _346752_Vangsøe_011 12

13 Mikroanalyse af sand Læggesand Sandet er forholdsvist heterogent og består af følgende korn: - Afrundet til kantafrundet kvarts- og feldspatkorn med en maksimal størrelse på 1mm. - Afrundet til kantafrundet flint med en maksimal størrelse på 1mm. Der ses både tæt og porøs flint. Den porøse del af flinten har typisk en brun farve. - Mindre mængder bjergartsfragmenter af stærkt omdannet basalt/gabbro/porfyr. I bjergarten ses der brune faser som følge af omdannelsen specielt i forbindelse med malmmineraler. - Mindre mængder bjergartsfragmenter af granit. I revner i granitten ses brune udfældninger. - Enkelte korn bestående af rustfarvet lersten. - Agglomerater bestående af diverse korn, der er sammenkittet af en meget fin og porøs matrix, der i farve varierer mellem svag til kraftig brun. Agglomeraterne er op til 2 mm store. På overfladen af alle sandkorn ses en meget finkornet porøs brun belægning som i udseende svarer til agglomeraternes matrix. Fugesand Sandet er forholdsvist heterogent og består af følgende korn: - Afrundet til kantafrundet kvarts- og feldspatkorn med en maksimal størrelse på 1mm. - Afrundet til kantafrundet flint med en maksimal størrelse på 1,5mm. Der ses både tæt og porøs flint. Den porøse del af flinten har typisk en brun farve. - Mindre mængder bjergartsfragmenter af stærkt omdannet basalt/gabbro/porfyr. I bjergarten ses der brune faser som følge af omdannelsen specielt i forbindelse med malmmineraler. - Mindre mængder bjergartsfragmenter af granit. I revner i granitten ses brune udfældninger. - En del agglomerater bestående af diverse korn, der er sammenkittet af en meget fin og porøs matrix, der i farve varierer mellem svag til kraftig brun. Agglomeraterne er op til 6x12 mm store. - Enkelte korn bestående af rustfarvet lersten. Desuden ses enkelte rustfarvede udfældninger. På overfladen af alle sandkorn ses en meget finkornet porøs brun belægning som i udseende svarer til agglomeraternes matrix. Omfanget af disse belægninger er højere end i læggesandet _346752_Vangsøe_011 13

14 Foto 13: Prøver af læggesand (venstre) og fugesand (højre). Foto 14: Tyndslib af læggesand. Afrundede kvartskorn i læggesand. Normal belysning, dimensioner 5,9x4,7mm. Foto 15: Tyndslib af læggesand. Flintekorn med porøs rustfarvet skorpe. Normal belysning, dimensioner 1,9x1,5mm. Foto 16: Tyndslib af læggesand. Bjergartsfragment af omdannet basalt med rustfarvede omdannelsesprodukter. Normal belysning, dimensioner 1,0x0,75. Foto 17: Tyndslib af læggesand. Bjergartsfragment af granit med rustfarvede misfarvninger i fine revner. Normal belysning, dimensioner 1,0x0,75. Foto 18: Tyndslib af læggesand. Udsnit af agglomerat med kraftigt rustfarvet matrix. Normal belysning, dimensioner 1,0x0, _346752_Vangsøe_011 14

15 Foto 19: Tyndslib af læggesand. Udsnit af agglomerat med svagere rustfarvet matrix. Normal belysning, dimensioner 1,0x0,75. Foto 20: Tyndslib af fugesand. Udsnit af stort agglomerat med rustfarvet matrix. Normal belysning, dimensioner 5,9x4,7mm. Foto 21: Tyndslib af fugesand. Rustfarvet udfældning. Normal belysning, dimensioner 1,9x1,5mm _346752_Vangsøe_011 15