Konsolidering och ytbeskydd av granit med modifierade polysiloxan-oligomerer för restaurering av kulturarv

Varför det är viktigt att rädda stenmonument

Över hela världen bär tempel, bergsklippor och stenskulpturer berättelser från tidigare civilisationer. I Kinas Fujianprovins är många av dessa skatter uthuggna i granit, en bergart som ofta uppfattas som hård och beständig. Syreregn, hög luftfuktighet och föroreningar nöter emellertid sakta bort ytorna, vilket leder till flagning, blekning och förlust av detaljer. Denna studie undersöker nya skyddsbehandlingar avsedda att stärka försvagad granit inifrån samtidigt som de skonsamt skyddar dess yta, med målet att bevara dessa kulturminnen läsbara och intakta för kommande generationer.

Hur granitrester angrips

Granit i Fujian utsätts för en hård kombination av hög luftfuktighet, rikliga regnmängder och frekvent syrafällning. Med tiden sipprar regn och luftburna föroreningar in i små porer och sprickor i stenen. Kemiska reaktioner löser upp mineraler, medan fysiska påfrestningar från fuktning, uttorkning och fryspunktväxlingar bryter isär korn. Resultatet blir en yta som blir mjölig, mönster som suddas ut och bitar som flisas av. Konservatorer behöver behandlingar som kan nå djupt in i detta skadade nätverk, binda lösa korn, avvisa vatten och samtidigt låta stenen ”andas” så att fukt inte fångas inuti.

En ny blandning av stenförstärkande vätskor

Forskarlaget testade en familj material kallade modifierade polysiloxan-oligomerer, blandade med ett milt lösningsmedel känt som D40. Polysiloxaner är kiselbaserade molekyler som kan tränga in i stenporer och sedan bilda ett tunt, nästan osynligt nätverk som binder mineralpartiklar samman och gör ytan vattenavvisande. Fyra blandningar framställdes med olika polysiloxanhalt, betecknade A (30 %), B (25 %), C (20 %) och D (15 %). Dessa jämfördes med en ofta använd kommersiell produkt, S-130. Granitblock från ett stenbrott i Fujian åldrades först konstgjort med syra för att efterlikna verkliga reliker, därefter behandlades de med provlösningarna och undersöktes med en rad mätningar, från hårdhet och ultraljudshastighet till färg, glans, vattenupptagning och mikroskopisk avbildning.

Vad testerna visade om styrka och skydd

Varje blandning visade sina egna styrkor. Lösning A, med högst polysiloxanhalt, trängde djupt in och byggde upp ett starkt internt ramverk. Tester av hårdhet och ljudhastighet genom stenen visade att A avsevärt förbättrade den inre kohesionen, vilket gjorde den tidigare lösa, åldrade graniten tätare och mer solid. Under mikroskopet fylldes porer och små sprickor delvis utan att bilda en tjock skorpa på ytan, vilket är viktigt för att bevara stenens naturliga utseende och tillåta ånga att avdunsta. Lösning D, med lägre polysiloxanhalt och högre lösningsmedelsinnehåll, flöt lättare in i fina utrymmen och spred sig jämnt över ytan. Den gav utmärkt vattenavvisning: behandlade stenar absorberade avsevärt mindre vatten än obehandlade prov och ännu mindre än de täckta med S-130, samtidigt som färgförändringarna hölls så små att de knappt märktes med blotta ögat.

Att stå emot hårt väder i laboratoriet

För att efterlikna årtionden av utomhusexponering på kort tid utsatte teamet behandlade och obehandlade stenar för intensiva ”konstgjorda åldrings”-cykler. Dessa inkluderade ultraviolett ljus, heta och fuktiga förhållanden, sura och basiska bad, saltkristallisation och upprepade frys–tö-cykler. Obehandlad granit och den kommersiella produkten visade båda sprickbildning, ytruggning och förlust av mineralpartiklar under dessa påfrestningar. Däremot klarade sig de nya polysiloxanblandningarna, särskilt D, anmärkningsvärt väl. Ytorna förblev jämnare, det fläckiga mineralmönstret förblev igenkännbart och mikroskopiska bilder visade färre nya sprickor och mindre mineralförlust. Mätvärden för hårdhet, inre ljudhastighet och vattenavvisning minskade endast marginellt från sina efterbehandlingsvärden, vilket indikerar att det skyddande nätverket klarade de påfrestande förhållandena.

Ett praktiskt recept för att bevara granitarvet

Sammantaget föreslår författarna en enkel tvåstegsstrategi för verklig användning. Först appliceras lösning A flera gånger för att djupt stärka försvagad granit och omvandla dess lösa inre struktur till ett starkare, mer kontinuerligt skelett. När detta har härdat appliceras lösning D som en tunn ytskikt för att skapa en hållbar, vattenavvisande hinna som fortfarande tillåter vattenånga att passera och knappt förändrar stenens utseende. Laboratorietester tyder på att denna kombination både kan stabilisera interiören och skydda exteriören av granitrester i Fujians krävande klimat. Författarna betonar dock att detta är tidiga resultat: långsiktiga försök på mindre kritiska monument behövs för att bekräfta att behandlingarna uppför sig säkert och förutsägbart utomhus. Om dessa tester lyckas kan detta tillvägagångssätt bli ett kraftfullt verktyg för att hålla uthugget granitarv klart, läsbart och strukturellt hållbart långt in i framtiden.

Citering: Liu, Y., Ke, Y., Wang, Y. et al. Consolidation and surface protection of granite using modified polysiloxane oligomers for cultural heritage restoration. Sci Rep 16, 8295 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38623-3

Nyckelord: konservering av granit, kulturarv, stenskydd, vattenavvisande beläggningar, polysiloxanbehandlingar