Έλεγχος της κατάστασης διατήρησης του Ναού του Ηφαίστου στο Θησείο με μη καταστρεπτικές τεχνικές με έμφαση στη θερμογραφία υπερύθρου - Μαρέτση, Αλεξάνδρα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αρχιτεκτόνων Μηχανικών, 2015)
Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εφαρμόστηκε η μη καταστρεπτική μέθοδος της υπέρυθρης θερμογραφίας στο ναό του Ηφαίστου. Η μελέτη του μνημείου αποτελείται από δύο κύριους άξονες. Ο πρώτος αφορά στην εκτίμηση των σημαντικότερων παραγόντων που επιδρούν στα αποτελέσματα της θερμογραφίας, σε μία προσπάθεια προτυποποίησης της μεθόδου και ο δεύτερος αφορά στην αξιολόγηση της εφαρμογής της μεθόδου για τον έλεγχο του είδους και της έκτασης των επιφανειακών φθορών στο μνημείο. Στο πρώτο στάδιο οι παράγοντες, των οποίων η επίδραση εξετάστηκε, διακρίνονται σε τρείς κατηγορίες. Οι πρώτοι είναι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες (ατμοσφαιρική θερμοκρασία, σχετική υγρασία, ηλιακή ακτινοβολία, ταχύτητα ανέμου), δεύτεροι είναι οι παράγοντες που σχετίζονται με το ίδιο το κτίριο (υλικά, γεωμετρία, μικροκλίμα) και τρίτοι, οι παράγοντες που σχετίζονται με τη λήψη των θερμικών εικόνων (ώρα λήψης, γωνία, απόσταση). Για τον έλεγχο της επίδρασης των περιβαλλοντικών παραγόντων πραγματοποιήθηκε θερμογραφικός έλεγχος του μνημείου σε όλες τις εποχές του χρόνου (Οκτώβριος 2014 έως Ιούλιος 2015). Επειδή είναι γνωστό ότι η υψηλή σχετική υγρασία και οι ισχυροί άνεμοι αλλοιώνουν τα αποτελέσματα της υπέρυθρης θερμογραφίας οι μετρήσεις διεξήχθησαν τις ημέρες που η σχετική υγρασία ήταν χαμηλότερη από 50% και η ταχύτητα του ανέμου μικρότερη από 2 μποφόρ. Κατά τη διάρκεια των μετρήσεων προσδιοριζόταν με τη βοήθεια θερμο-υγρόμετρου η θερμοκρασία του περιβάλλοντος και η σχετική υγρασία, ενώ η ταχύτητα του ανέμου και η ηλιακή ακτινοβολία κάθε ημέρας προέρχονται από τη βάση δεδομένων του μετεωρολογικού σταθμού του Ε.Μ.Π. Το γεγονός ότι το μνημείο αποτελείται κατά κύριο λόγο από ένα υλικό (μάρμαρο) διευκολύνει τη σύγκριση των αποτελεσμάτων. Παράλληλα για τη μελέτη της επίδρασης της γεωμετρίας του κτιρίου λήφθηκαν θερμικές εικόνες ανά εποχές, καθώς από τη μεταβολή του ύψους του ήλιου μέσα στο χρόνο σχηματίζονται διαφορετικές σκιάσεις. Η επιρροή του μικροκλίματος του ναού εξετάστηκε με το θερμογραφικό έλεγχο σε όλες τις όψεις του για κάθε εποχή. Οι παράγοντες που σχετίζονται με τη λήψη της θερμικής εικόνας μελετήθηκαν με την πραγματοποίηση μετρήσεων σε διαφορετικές αποστάσεις και διαφορετικές ώρες μέσα στη μέρα. Επιπλέον επειδή η γωνία λήψης προκαλεί μεταβολές στα αποτελέσματα της θερμογραφίας, οι εικόνες που λήφθηκαν ήταν κάθετες στην επιφάνεια ελέγχου. Ωστόσο στις περιπτώσεις που δεν κατέστη αυτό δυνατό, λήφθηκαν θερμικές εικόνες και υπό γωνία. Όσον αφορά την επίδραση των περιβαλλοντικών παραγόντων διαπιστώνεται ότι οι μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας μεταξύ του περιβάλλοντος και του μνημείου είναι η συναγωγή και η ακτινοβολία. Η μεταφορά θερμότητας με συναγωγή εξαρτάται από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος και της επιφάνειας του μαρμάρου, ενώ η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία εξαρτάται από την ισχύ της ηλιακής ακτινοβολίας και το συντελεστή απορρόφησης του υλικού. Τις ημέρες με ασθενή ηλιοφάνεια (μεταφορά θερμότητας κυρίως με συναγωγή) η επιφανειακή θερμοκρασία του μαρμάρου ήταν ίση με αυτή του περιβάλλοντος. Παράλληλα όταν η ηλιακή ακτινοβολία είναι έντονη (μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία και συναγωγή) καταγράφονται σημαντικές διαφορές μεταξύ της θερμοκρασίας περιβάλλοντος και του μαρμάρου, ενώ αναπτύσσονται και μεγάλες θερμοκρασιακές διαφορές στις επιφάνειες εξαιτίας της ανομοιόμορφης ακτινοβόλησης. Ταυτόχρονα εξαιτίας της γεωμετρίας του μνημείου παρατηρείται ενίσχυση των φαινομένων ανάκλασης, ιδιαίτερα στην ανατολική όψη, καθώς και δημιουργία σκιάσεων που εξαρτώνται και από το ύψος του ήλιου κάθε εποχή του χρόνου. Από την εξέταση του μικροκλίματος του μνημείου διαπιστώνεται ότι τους φθινοπωρινούς και τους χειμερινούς μήνες η νότια και η ανατολική όψη είναι θερμότερες από τη βόρεια και τη δυτική εξαιτίας της έκθεσης στην ηλιακή ακτινοβολία. Αντίθετα την άνοιξη και το καλοκαίρι η νότια, η βόρεια και η δυτική όψη εμφανίζουν μικρές θερμοκρασιακές διαφορές, ενώ η ανατολική όψη είναι θερμότερη. Το φαινόμενο αυτό αποδίδεται στη μεταβολή του ύψους του ήλιου το καλοκαίρι, που έχει σαν αποτέλεσμα την ακτινοβόληση των επιφανειών της βόρεια και της δυτικής όψης. Επίσης σημαντικός παράγοντας είναι η ώρα του θερμογραφικού ελέγχου. Με την πάροδο του χρόνου ο ήλιος μετακινείται από την ανατολή προς τη δύση με αποτέλεσμα να μετατοπίζονται οι θερμότερες επιφάνειες του κτιρίου από την ανατολική όψη στη νότια. Επιπλέον από τη λήψη θερμικών εικόνων από διαφορετικές αποστάσεις, γίνεται αντιληπτό ότι στα θερμογραφήματα που λήφθηκαν από μικρές αποστάσεις καταγράφονται μεγαλύτερες επιφανειακές θερμοκρασίες, καθώς με την αύξηση της απόστασης απορροφάται μεγαλύτερο μέρος της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας από τα ατμοσφαιρικά σωματίδια. Από τη μελέτη των θερμοκρασιακών μεταβολών ανά εποχές, αλλά και των θερμοκρασιακών διαφορών που αναπτύσσονται στην επιφάνεια του μαρμάρου μέσα στη μέρα, διαπιστώνεται συμβολή της θερμικής κόπωσης στην ανάπτυξη επιφανειακής φθοράς. Στο επόμενο στάδιο μελετήθηκε η επιφανειακή φθορά στα επιμέρους αρχιτεκτονικά στοιχεία. Το μνημείο έχει κατασκευαστεί κυρίως από πεντελικό μάρμαρο, ένα λεπτόκοκκο υλικό με μικρή αναλογία οξειδίων, μεγάλη συνεκτικότητα και υψηλή ανθεκτικότητα. Ο θερμογραφικός έλεγχος πραγματοποιήθηκε από κοντινότερες αποστάσεις. Επίσης στα αποτελέσματα των μετρήσεων υπήρχε επαναληψιμότητα, ως προς της θερμοκρασίες που καταγράφονταν. Στις επιφάνειες που προστατεύονται από το νερό της βροχής εντοπίζονται περιοχές μαύρων επικαθίσεων, οι οποίες είναι θερμότερες από τις λευκές επιφάνειες του μαρμάρου. Παράλληλα έντονη ήταν η παρουσία φλεβώσεων, που στις θερμικές εικόνες αποδίδονται θερμότερες από την κύρια μάζα του μαρμάρου. Στις περιπτώσεις που οι προσμίξεις των φλεβώσεων έχουν αποπλυθεί, έχουν σχηματιστεί μικρορηγματώσεις, οι οποίες έχουν συμπληρωθεί με κονίαμα. Το κονίαμα αυτό είναι ψυχρότερο από τις γειτονικές επιφάνειες. Η επιδερμίδα του μαρμάρου έχει απομακρυνθεί κατά τόπους προς σχηματισμό λευκών επιφανειών με ζαχαροειδή φθορά. Οι επιφάνειες αυτές εμφανίζονται ψυχρότερες από την επιδερμίδα. Συχνά παρατηρούνται περιοχές πορτοκαλί και πορτοκαλοκάστανης χροιάς στην επιφάνεια του μαρμάρου, οι πρώτες περιοχές είναι θερμότερες και οι δεύτερες ψυχρότερες. Στο κρηπίδωμα της βόρειας όψης διακρίνονται φαιόμαυρες περιοχές, που πιθανώς να οφείλονται στην ανάπτυξη βιοδιάβρωσης. Οι περιοχές αυτές εμφανίζουν υψηλότερη θερμοκρασία. Επίσης στους κίονες της βόρειας όψεις παρατηρούνται οπές από βελονοειδή διάβρωση εξαιτίας της συνέργειας παραγόντων φθοράς (π.χ. βιοδιάβρωση, απώλεια προσμίξεων). Τέλος, στο κρηπίδωμα έχει χρησιμοποιηθεί κονίαμα, ενδεχομένως τσιμεντιτικό, το οποίο όταν ακτινοβολείται εμφανίζεται θερμότερο από το μάρμαρο. Η υπέρυθρη θερμογραφία αποδείχθηκε πολύτιμη μέθοδος για την παρακολούθηση των θερμοκρασιακών μεταβολών του μαρμάρου μέσα στο χρόνο, σε μία πρώτη προσέγγιση προτυποποίησής της, ενώ σημαντικές είναι και οι πληροφορίες που λαμβάνονται σχετικά με τα είδη και τις υφές της φθοράς κατά τη μελέτη των αρχιτεκτονικών στοιχείων.