Characterisation of historic burnt clay building ceramics with respect to their production technology and raw material provenance

Abstract

Cihly, dlaždice a další materiály z pálené keramiky jsou jako stavební materiály používány od starověku. Jejich mineralogické složení a fyzikální vlastnosti jsou ovlivněny zejména teplotou a podmínkami výpalu a složením suroviny. Analytický materiálový průzkum stavebních dílů z pálené hlíny může vést k cenným informacím o historických výrobních technologiích a surovinových zdrojích. Cílem tohoto projektu bylo charakterizovat vzorky pálené hlíny připravené z místních surovin za účelem lepšího porozumění vlivu teploty výpalu a výrobního procesu na historické podlahové dlaždice použité v kostele sv. Jana Nepomuckého (národní památka kulturního dědictví a místo chráněné organizací UNESCO). Původní keramické dlaždice by tudíž bylo možné replikovat a podlahu tak restaurovat pomocí dlaždic připravených na základě původně použitých surovin a technologií. Tato výzkumná studie se zaměřila na porozumění mineralogie a složení vzorků z vybraných cihlářských surovin vypálených při různých teplotách. Studium bylo dosaženo provedením rentgenové difrakce, tepelné analýzy, optické mikroskopie a mechanických testů. Výsledky vypálených vzorků byly diskutovány ve srovnání s vlastnostmi původních dlaždic. Výzkumná práce vedla k popisu chování a charakterizaci keramických prvků z místních jílů pálených za teplot od 650 °C do 1050 °C.

Bricks, tiles and other burnt clay building materials have been used as construction material since antiquity. Their mineralogical composition and physical properties are mainly affected by the burning conditions and temperature and the raw clay composition. The characterization of the burnt clay units can lead to valuable information about the historic production technologies and material sources. The aim of this project was to characterize the burnt clay specimens, prepared from local raw material sources, in order to understand the burning temperature and production process of the historic flooring tiles used in the church of St. John of Nepomuk (cultural heritage national monument and UNESCO protected site). Thus the original burnt clay tiles can be replicated and the flooring can be restored using the tiles prepared from the formerly used raw material and technology. This experimental study focused on understanding the mineralogy and composition of specimens from particularly selected raw clays burnt at different temperatures. The study was achieved by performing X-ray diffraction, thermal analysis, optical microscopy and mechanical tests. The results of the burnt specimens were discussed in comparison with the original tile properties. The research work led to the description of the behaviour and characterization of the ceramic units made from the local clays burnt at temperatures from 650 °C to 1050 °C.