Содержание к диссертации
Введение
Глава первая. Разрушение каменных памятников архитектуры и способы их восстановления 12
1.1.Разрушение каменных памятников архитектуры 12-21
1.2. Реставрация каменных памятников архитектуры и используемые материалы 21
1.2.1. Приемы и способы реставрации 21-23
1.2.2. Используемые материалы 23-28
1.3. Состояние каменных памятников архитектуры в
послереставрационный период 28-31
Выводы 31-32
Глава вторая. Натурные исследования температурно-влажностного режима воздушной среды и огравдающих конструкций памятников архитектуры ... 33
2.1. Методика исследований условий эксплуатации и состояния ограждающих конструкций памятников 33
2.1.1. Выбор объекта исследования 33-35
2.1.2. Методика исследования 35-41
2.2. Характеристика состояния ограждающих конструкций и условий их эксплуатации 41
2.2.1. Состояние ограждающих конструкций по результатам визуального осмотра 41-45
2.2.2. Температурный режим стен 45-48
2.2.3. Влажностный режим стен 48-60
2.2.4. Солевой режим стен 61-65
2.2.5. Внутренний микроклимат помещений объекта 65-72
2.2.6. Температурно-влажностный режим окружающей среды 72-77
Выводы 77-78
Глава третья. Выбор имитационных составов и экспериментальные исследования двухслойных конструкций с их использованием 79
3.1. Требования, предъявляемые к имитационным составам из условий их совместной работы с реставрируемой конструкцией 79
3.1.1. Физико-технические свойства имитационных составов 79-88
3.1.2. Обеспечение требуемых свойств имитационных составов 88-91
3.2. Выбор имитационных составов 91
3.2.1. Методика исследования 91-108
3.2.2. Результаты исследования и их интерпретация 109-129
3.3. Исследование некоторых физико-технических характеристик рекомендуемых составов 129
3.3.1. Сорбционные свойства І29-ІЗІ
3.3.2. Паропроницаемость 132-133
3.3.3. Температурные деформации 133-138
3.4. Исследование двухслойной конструкции (каменная кладка + слой имитации) 139
3.4.1. Методика исследования и подготовка образцов 139-150
3.4.2. Статистический анализ результатов эксперимента и их интерпретация 150-167
Выводы 167-168
Глава четвертая. Использование результатов исследования при реставрации огравдащих конструкций каменньфшятниюв архитектуры 169
4.1. Рекомендации по восстановлению конструктивных элементов ограждающих конструкций каменных памятников архитектуры 169-172
4.2. Практическое применение результатов исследования 173
4.2.1. Реставрация кирпичной кладки 173-175
4.2.2. Реставрация белокаменной кладки 175-179
4.3. Технико-экономическая эффективность ограждающих конструкций каменных памятников архитектуры 179
4.3.1. Реставрация кирпичной кладки 180-185
4.3.2. Реставрация белокаменной кладки 185-188
Общие выводы 189 -191
Литература 192-205
Приложения 206
- Реставрация каменных памятников архитектуры и используемые материалы
- Характеристика состояния ограждающих конструкций и условий их эксплуатации
- Физико-технические свойства имитационных составов
- Практическое применение результатов исследования
Введение к работе
Сохранение исторических памятников культурного наследия в нашей стране является одной из важнейших социальных задач»
Уже первые декреты молодого Советского государства, изданные в I9I8-I924 годах, заложили основу государственной системы охраны материальных ценностей, представляющих собой памятники истории, искусства, культуры. В последние десятилетия охрана и реставрация исторических памятников стала одной из актуальных проблем культурного строительства в СССР, что нашло подтверждение в ряде правительственных документов.
Так, 29 октября 1976 года был принят закон СССР " Об охране и использований памятников истории и культуры". Этот закон является основой 27-й статьи основного закона нашей страны - Конституции СССР / 1,3 /.
В настоящее время под охраной государства находится свыше 185 тысяч только недвижимых памятников истории и культуры в виде зданий, мемориальных комплексов и других сооружений /93 /. Сохранение многих из них представляется возможным лишь после проведения специальных восстановительных работ -реставрации.
Как во всем мире, так и в нашей стране накапливается опыт проведения реставрационных работ. Постоянно развиваются и совершенствуются научные основы реставрации. Одним из важнейших событий в реставрационной науке стал Международный Конгресс реставраторов, состоявшийся в Венеции в 1964 году. Принятая на нем так называемая Венецианская хартия является в настоящее время основным программным документом для реставраторов всего мира. На Конгрессе, в частности, отмечалось, что "...если прежде при реставрации считалось обязательным пользоваться только теми строительными материалами, из которых был создан памятник, то теперь не
только допускается, но и рекомендуется применять все достижения науки и техники для наиболее эффективного и перспективного решения задачи дальнейшего сохранения здания" /70 /.
Решение этой задачи возможно только на прочной научной основе, в постоянном и тесном сотрудничестве реставраторов- архитекторов и реставраторов- инженеров.
Однако в настоящее время по ряду вопросов существует несоответствие между спросом реставраторов- архитекторов и возможностями реставраторов- инженеров. Одной из нерешенных задач остается проблема обеспечения долговечности реставрированных ограждающих конструкций белокаменных и кирпичных памятников архитектуры /51, 123/, Вследствие несовершенства реставрационных работ происходит отторжение докомпоновочных слоев и ускоренное разрушение реставрируемого материала на границе их контакта. Долговечность собственно имитационных составов не обеспечивает долговечности реставрированных конструкций.
Даже лучшие на сегодняшний день имитационные составы на основе кремнийорганических соединений (составы "Ш") не в полной мере удовлетворяют требованиям реставрации.
Исследования, направленные на повышение долговечности реставрационных работ, весьма актуальны и широко ведутся как в СССР, так и за Рубеком /23, 39, 94, 124, 129/.
Целью настоящей диссертационной работы является разработка мероприятий по повышению долговечности наружных стен каменных памятников архитектуры в послереставрационный период на основе определения граничных значений основных теплофизических и физико-механических характеристик реставрируемого и имитационного материалов, обеспечивающих их совместную работу в двухслойной конструкции, с учетом миграции влаги и растворов солей в контактной зоне.
_ 7 -
В соответствии с этим поставлены задачи:
изучить темлературно-влажностный режим и солесодержание в наружных стенах памятников архитектуры ;
выявить причины разрушения реставрированных конструкций;
установить граничные значения основных теплофазических и физико-механических характеристик, которым должен удовлетворять имитационный материал в реставрированной конструкции ;
на основе экспериментальных данных оценить долговечность реставрированной двухслойной конструкции в процессе эксплуатации с построением математической модели совместной работы реставрируемого и имитационного материалов ;
разработать рекомендации по реставрации ограждающих конструкций белокаменных и кирпичных памятников архитектуры с использованием имитационных составов на основе модифицированных цементных растворов.
Научная новизна работы:
впервые на памятнике архитектуры проведены комплексные натурные исследования температуряо-влажностного и солевого режимов наружных стен по всей их толще и установлена зависимость температурно- влажностных параметров и засоленности стен от ориентации их по странам света, высоты отбора проб, времени года и внутреннего микроклимата помещений, примыкающих к наружным стенам ;
с учетом существующих представлений о работе многослойных ограждающих конструкций разработаны новые имитационные составы для реставрации ограждающих конструкций белокаменных и кирпичных памятников архитектуры ;
разработана методика определения адгезии имитационного слоя к каменной основе в лабораторных условиях ;
дано математическое описание косвенного параметра долго-
вечности (остаточной адгезии между реставрируемым и имитационным материалом ), характеризующего работу двухслойной конструкции в зависимости от засоленности и способа подготовки реставрируемой поверхности, типа и толщины имитационного слоя ;
- при исследовании прочности сцепления имитационных соста
вов с каменной кладкой впервые применены математические методы
планирования эксперимента.
Практическое значение работы:
установлена возможность использования имитационных составов на основе цемента в качестве конструктивных слоев реставрируемых ограждающих конструкций каменных памятников архитектуры ;
определены требуемые граничные значения основных тепло-физических и физико-механических характеристик имитационных составов, используемых для реставрации белокаменной и кирпичной кладки ограждающих конструкций памятников архитектуры ;
разработаны имитационные составы многоцелевого назначения для реставрационных работ на каменных ограждающих конструкциях, позволяющие увеличить межреставрационные сроки в 2-8 раза ;
разработана методика выполнения реставрационных работ, включая домазочные и докомпоновочнне работы, на белокаменных и кирпичных ограждающих конструкциях памятников архитектуры.
На защиту выносятся:
результаты натурных исследований температурно-влажностно-го режима и засоленности наружных стен памятников архитектуры ;
результаты экспериментальных исследований теплофизических и физико-механических характеристик древних каменных материалов и разработанных имитационных составов ;
результаты экспериментальных исследований фрагментов двухслойных ограждающих конструкций (каменная кладка + слой имитации);
- методика выбора способа реставрационных работ и методика
оценки долговечности реставрированных каменных ограждающих конст
рукций.
Структура и объем работы
Диссертация объемом 214 стр. состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 181 наименование, и двух приложений.
Работа содержит 135 стр. машинописного текста, 25 таблиц и 45 рисунков.
Реализация работы
На основе результатов исследования разработаны реставрационные нормативы:
"Методические рекомендации по использованию модифицированных минеральных растворов для имитации конструктивных элементов ограждающих конструкций белокаменных памятников архитектуры" ;
" Методические рекомендации по использованию модифицированных минеральных растворов для имитации конструктивных элементов ограждающих конструкций кирпичных памятников архитектуры"**-утверждены объединенным научно-реставрационным Советом объединения "Росреставрация" и института "Спецпроектреставрация" 28 ноября 1983 г.
Основные результаты исследований включены:
- в научно-технический отчет МЖИ им. В.ВЛСуйбншева "Опреде
ление необходимых теплофизических свойств ограждающих конструкций
памятников архитектуры при имитации конструктивных элементов с
использованием модифицированных растворов на основе цемента "
Практические предложения были опробованы на опытных участках следующих памятников архитектуры:
- Никольской церкви Успенского мужского монастыря в г. Сви-
яжске Татарской АССР (ХУІ в., белый камень ) ;
крепостной стене Спасо -Евфимиевского монастыря в г, Суздале (ХУЛ в., кирпич ) ;
Дмитриевском соборе во Владимире (ХП в., белый камень );
церкви Живоначальной Троицы в Останкино в г. Москве (ХУЛ в., кирпич, белый камень );
соборе Богоявленского монастыря в г. Москве (ХЛІ в», кирпич )
В настоящее время результаты работы внедряются объединением "Росреставращая" Министерства культуры РСФСР на реставрируемых белокаменных и кирпичных объектах.
Апробация работы :
Результаты исследований были доложены на:
1« Ш научной конференции молодых специалистов объединения "Росреставрация" -" Реставрация и охрана памятников истории и культуры" - г. Москва, 21-23 апреля 1982 г.
2* I Международном совещании в рамках Рабочей группы социалистических стран по проблеме "Научные исследования в области реставрации памятников истории, культуры и музейных ценностей" -г, Москва, 11-17 октября 1982 г,
З.ХШ научно-технической конференции МИЗИ им. В.В.Куйбышева - г. Москва, 13-15 апреля 1983 г.
Заседании научно-реставрационного совета объединения "Рос реставрация" и института "Спецпроектреставрация"- г. Москва, 28 ноября 1983 г.
Заседании секции строительной физики кафедры архитектуры МШИ им. В.В.Куйбышева - г. Москва, 23 февраля 1984 г.
Диссертация выполнена на кафедре архитектуры гражданских и промышленных зданий Московского инженерно-строительного института им. В.В.Куйбышева»
- II -
Работа проводилась в соответствии с координационным планом проблемной комиссии 4«2 Национального комитета Рабочей группы социалистических стран по реставрации памятников истории, культуры и музейных ценностей " Исследования в области консервации и реставрации камня в памятниках истории и культуры", а также с координационным планом важнейших научно-исследовательских работ научных учреждений, организаций и вузов Министерства культуры РСФСР на I98I-I985 годы и входит в план целевой программы * 47-Т Министерства культуры РСФСР.
Автор благодарен кандидату технических наук, доценту Брестского ЙСИ В.И. Никитину за помощь, оказанную в математическом обеспечении экспериментальной части исследований.
Реставрация каменных памятников архитектуры и используемые материалы
В зависимости от состояния конструкций реставрируемого объекта существует несколько основных приемов реставрации: консервация, докомпоновка разрушенных участков, замена утраченных фрагментов, общие профилактические ремонтыо-реставрацаоняые работы, имитация отдельных элементов или участков, домазочные работы. Как правило, все эти приемы в той или иной степени применяются одновременно на любом реставрируемом каменном памятнике архитектуры.
Под консервацией понимается полное сохранение состояния конструкций всего объекта или его части с целью предотвращения их дальнейшего разрушения /73 /. Под домазочными и докомпоновочными работами понимается восстановление формы отдельных выветрившихся или механически поврежденных кирпичей и камня кладки, кирпичного или белокаменного орнамента и т.п. Причем реставрированные утраты толщиной до 1,5 см принято называть домазками, больше -докомпоновками. Эти работы выполняются путем непосредственного нанесения реставрационного состава на место дефекта с последующим приданием ему требуемой формы и фактуры поверхности. При замене утраченных фрагментов каменной кладки, отдельно изготовленное изделие из естественного камня или кирпича ввтав-ляется на растворе в предварительно подготовленное для него гнездо При изготовлении этих изделий из искусственных имитирующих составов этот прием называется имитацией.
Кроме этих основных приемов, можно выделить еще общие профилактические ремонтно-реставрационные работы, включающие в себя ремонт гидроизоляции, водосливов, раскрытие авторских слоев, укрепление фундаментов и т.п.
Необходимо отметить, что прием вставок отсутствующих фрагментов в последнее время подвергается все большей критике в связи с тем, что для таких вставок приходится существенно увеличивать размеры гнезд с целью придания им лучшей формы, тем самым удаляя неповрежденный материал кладки. До настоящего времени не решены вопросы соединения вставок с материалом объекта, а окаймление из раствора, применявшегося для закладывания вставки, портит внешний вид реставрированного участка.К тому же весьма часто камень, граничащий с раствором, подвергается разрушению, и вставка выпадает из гнезда /34 /.
. Более перспективным приемом в этом направлении считается докомпоновка и домазка утраченных фрагментов имитационными составами. В этом случае устраняются недостатки метода вставок, а также облегчается подбор имитационного состава по цвету и фактуре поверхности, что очень важно» Появляется возможность регулировать свойства раствора для приближения их к свойствам камня конструкции.
Необходимо отметить, что за рубежом для реставрации применяются в основном естественные материалы / 18 /, хотя вопросами разработки новых имитационных составов занимаются ведущие институты по реставрации в Польше, Чехословакии, Франции, Англии, ФЕГ и других странах / 23, 125, 128, 129 /.
В настоящее время при реставрационно-консервационных работах на каменных памятниках архитектуры используются различные материалы. В основном это растворы на основе извести и цемента» В последнее время находят применение растворы на полимерных вяжущих или с полимерными добавками Подход к проблеме совместимости подлинного и реставрационного материала был известен еще в древности. Сущность его заключается в том, что любой вносимый материал должен быть близок по своим свойствам к древнему материалу.
Предпочтительность известкового раствора для ремонта наружной облицовки каменных памятников архитектуры отмечалась многими авторами/ 39, 51, 69, 95, 96, І29ЛПрименение известковых растворов для обработки поверхности камня известно с глубокой древности и положительное влияние их на камень не вызывает сомнений.
Подробные исследования ряда древнерусских строительных растворов, относящиеся к сооружениям Н-ХУП веков, были выполнены В.Н. Юнгом /III/. Его данные свидетельствуют о высоком техническом уровне древнерусских зодчих, обладавших необходимыми знаниями для качественного производства извести из разнообразных видов местного сырья. Для придания растворам гадравличности древние строители, кроме измельченного кирпича- цемянки, добавляли к извести некоторые естественные породы, а для специальных целей -бычью кровь, яичный белок, творог и другие органические вещества.
Этим обеспечивалось высокое качество древних построек и проверенная веками долговечность слагающих их материалов. Юнг отмечает высокое качество растворов с карбонатными наполнителями из мелких и мельчайших зерен. Испытанная веками прочность растворов, содержащих карбонатные наполнители, подтверждает целесообразность их использования в современной реставрационной технологии» Однако долговечность современных известковых растворов на засоленных каменных конструкциях незначительна и составляет в среднем 0,5-1 год.
В настоящее время отсутствие высококачественной извести сдерживает ее широкое применение в реставрационной практике.
Основным вяжущим, используемым в растворах для реставрации каменных памятников архитектуры, является цемент, что подтверждается данными, полученными нами из ведущих специализированных научно-реставрационных мастерских объединения "Росреставрация". Однако возможность использования цемента в качестве основного вяжущего вызывает сомнения у реставраторов.
Следует отметить, что подавляющее большинство используемых на практике цементосодержащих растворов имеет случайный состав и часто их пригодность для реставрации оценивается без предвари -тельных исследований, по результатам реставрации на конкретных объектах. При неправильном применении цемента в качестве вяжущего и полученном отрицательном эффекте дискредетируется сам материал, в то время, как тот же раствор, применяемый в других конструкциях и для других целей, дает положительный эффект. Чаще всего исполнители делают существенную ошибку, стремясь придать имитационному раствору максимальную механическую прочность, а также минимальную пористость и водопоглощение, что и является основным недостатком цементных дополнений и имитаций.
Характеристика состояния ограждающих конструкций и условий их эксплуатации
Результаты разрушительных процессов проявляются по- разному в зависимости от времени года» В конце зимнего и начале весеннего периода ( март, апрель) эти проявления выражены наиболее заметно. В феврале- марте больше заметно шелушение и осыпание кирпича на наружной поверхности стен, а с наступлением постоянных среднесуточных положительных температур все фасады первого и второго ярусов башни покрываются белесыми пятнами высолов, не сходящих практически до ноября- декабря месяца, и в зимний период они достаточно хорошо видны. Наиболее сильны разрушения кирпичной кладки на южном и западном фасадах первого яруса башни.
Процесс начинается с поверхностных слоев и распространяется в глубину кладки, вследствие чего наибольшее разрушение кирпича наблюдается именно в поверхностных слоях. Однако характер разрушения неодинаков по всей наружной плоскости кладки. Отмечено 3 вида разрушения кирпича:
1. Поверхность кирпича покрыта мелкими чешуйками, осыпающимися от прикосновения руки» Толщина слоя таких чешуек колеблется в пределах 0,5 2 мм. Под осыпавшимся слоем обнаруживается ноздреватая крупнопористая поверхность кирпича. На рис. 2-4 показана поверхность кирпича очищенного и неочищенного от разрушенного слоя 2. Поверхность кирпича покрыта корочкой, как правило сплошной, покрывающей большую часть кирпича. Местами она отваливается довольно большими пластинами. Поверхность кирпича под ней более плотная и менее пористая, чем в первом случае (рис. 2-5 участок I). 3. Поверхность кирпича крупнопористая с порами диаметром до I 1,5 мм, равномерно распределенными по всей поверхности кирпича. Встречаются более крупные каверны и мелкие трещины. Б целом разрушенная поверхность напоминает поверхность кирпича после очистки, как в первом случае. Возможно, она и является естественно очищенной в результате воздействия дождя и ветра.
Разрушение внутренней поверхности стен однообразно: - оштукатуренные участки покрыты белыми пятнами налета кристаллов солей. Повсеместно наблюдается отслаивание и осыпание штукатурного слоя. Штукатурный раствор крайне непрочен и превращается в пыль при легком сжатии между пальцами; - неоштукатуренные участки и кирпичная кладка под обвалившейся штукатуркой покрыты толстым слоем (до 0,5 0,7 см) продуктов разрушения. Этот слой очень непрочен, легко рассыпается и удаляется рукой или при помощи щетки. Поверхность очищенного кирпича отличается от очищенной поверхности наружного слоя кладки. Она имеет плотную бугристую поверхность. Поверхностная пористость составляет около 10 %,
Мелкие дефекты в кладке стен постоянно ремонтировались. По всей поверхности стен встречаются участки с кирпичными вставками, сделанными в наше время (рис. 2-6). Эти участки явно выделяются из всей кладки фактурой поверхности новых кирпичей, серым кладочным раствором и небрежностью исполнения. Наблюдается неравномерное, локальное разрушение кирпичной кладки. Возле значительно разрушенных кирпичей встречаются и вполне хорошо сохранившиеся (рис. 2-7). Участки с разрушенной кладкой почти равномерно распределены по всей высоте стен. Преоб ладание дефектных участков наблюдается на высоте 1,0 -2,5 м от уровня цоколя. Кладочный раствор разрушается в той же степени, что и кирпич, поскольку поверхность стен довольно гладкая,без явных признаков преобладающего разрушения одного из компонентов кладки» Участки наружной поверхности стены, защищенные от непосредственного попадания осадков, находятся в лучшем состоянии, чем открытые
В процессе обследования установлено, что горизонтальная гидроизоляция на уровне цоколя отсутствует по всему периметру башни. До 1981 года на гульбище, опоясывающем первый ярус башни и проходящем над его сводами, длительное время также не было гидроизоляции» Происходило многолетнее замачивание стен и сводов атмосферными осадками Это крайне неблагоприятно сказывалось на темпера-турно-влажностном режиме стен башни и, как следствие, на их состоянии» На границе увлажнения по всему периметру стен явно видны следы повышенного морозного разрушения и значительный вынос солей на поверхности.
На рис. 2-8 представлены суточные изменения температуры по толщине южной стены на отметке 0,8 м в летний период при температуре внутреннего воздуха b« 20+ 1 и изменении температуры наружного воздуха tH от 15,5 до 32. Максимальная температура наружного воздуха t" 32 соответствует средним максимальным абсолютным значениям температуры воздуха, характерным для Москвы в самом жарком месяце - июле. Температура наружной поверхности при достижении максимума и минимума температуры наружного воздуха составляла соответственно fHma 37 и THmin 17, что объясняется влиянием солнечной радиации.
Нас интересовали колебания температуры наружного слоя кладки толщиной до 15-50 см, то есть слоя, в котором будут работать имитационные составы. На рис. 2-8 видно, что максимальная действительная толщина слоя конструкции, где колебания температуры, вызванные суточными колебаниями наружного воздуха, превышают 2Ь, составляет 25-30 см. Колебания температуры внутренней поверхности стен составляют всего 3 , следовательно, этими колебаниями можно пренебречь. Аналогичное распределение температур в южной стене в течение суток наблюдается и на отметке 3,2 м. В северной стене поверхностные слои находятся в менее жестких условиях. Разность температур наружного воздуха и наружной поверхности составляет I 1,5. Толщина слоя резких летних суточных колебаний температуры поверхностных слоев стены уменьшается до 10 12 см.
Физико-технические свойства имитационных составов
Основное требование, предъявляемое к имитациям, заключается в обеспечении долговечности совместной работы реставрируемого и имитационного материалов в комплексной двухслойной конструкции в послереставрационный период Подобрать имитационный состав, обладающий всеми свойствами реставрируемого, практически невозможно. Поэтому в основу выбора этих составов положен принцип наибольшего соответствия имитационного материала древнему по ряду свойств, определяющих долговечность их совместной работы» В результате имитационный состав должен органично войти в тело конструкции, по возможности не нарушая ее температурно- влажностного режима.
При этом следует учитывать, что особенностью физико-химических процессов, протекающих в реставрированных ограждающих конструкциях каменных памятников архитектуры является то, что имитационный материал наносится, как правило, на засоленную поверхность кладки,и наряду с миграцией влаги в контактной зоне будет происходить миграция водорастворимых солей. Кроме того, за длительный период эксплуатации памятников архитектуры происходит существенное изменение теплотехнических характеристик слагающих их каменных материалов.
Способность капиллярнопористых тел к капиллярному перемещению влаги можно оценить по средней суточной скорости капиллярного всасывания стандартных образцов, определяемой экспериментально В работе /16 / приведены результаты экспериментальных исследований средних суточных скоростей капиллярного всасывания для различных строительных материалов. Установлено, что при совместной работе двух материалов в конструкции, материал с более высокой скоростью капиллярного всасывания будет вытягивать воду из другого» Этот процесс протекает при наличии в контактной зоне стыкуемых материалов фронта жидкой влаги, например, конденсационной, которая обычно образуется в плоскости соприкосновения этих материалов. Авторами /43/ предложено количественно -распределять конденсат между материалами пропорционально их средним суточным скоростям капиллярного всасывания влаги.
Для обеспечения длительной совместной работы двух разнородных материалов в конструкции необходимо создать условия для бес -препятственной миграции жидкой влаги из толщи конструкции к наружной поверхности» Более того, отделочные слои ( дополнения ) должны играть роль материала, отсасывающего из реставрируемого камня воду Положительная роль такого материала особенно велика в том случае, когда происходит миграция водорастворимых солей. Тогда кристаллизация солей будет происходить не в камне, разрушая его, а в дополнении, что сохранит основной материал конструкции от их разрушительного действия.
Таким образом, на основании работ /15, 43/, а также исследований /13, 17, 34, 42, 50, 60, 64, 65, 79, 94, IG2, 120 / можно считать, что имитационные составы должны обладать большими впитывающей способностью и способностью капиллярного перемещения в них влаги по сравнению с дополняемыми каменными материалами.
Впитывающая способность зависит от структуры материала, вида, диаметра и расположения пор, их гидрофобности или гидрофильности, от начальной влажности материала, то есть скорость капиллярного всасывания является функцией капиллярно-пористой структуры материала и может служить косвенной характеристикой его относительной долговечности Для обеспечения длительной совместной работы реставрируемого и имитационного материалов, помимо большей скорости капиллярного перемещения влаги, имитационный состав должен обладать большей или одинаковой скоростью сушки по сравнению с реставрируемыми каменными материалами При выполнении этих двух требований будут обеспечены оптимальные условия отсоса воды из камня в слой имитации и ее удаления» Граничным условием является одновременное высыхание стыкуемых материалов»
Механизм сушки капиллярнойористых тел хорошо изучен, что нашло отражение в работах /17, 30, 34, 60, 62, 63, 106 /. Процесс сушки любого материала состоит из перемещения влаги внутри материала, парообразования и перемещения влаги с поверхности материала в окружающую среду. Скорость сушки определяется в основном режимом сушки и капиллярнопористой структурой тела» Так, А.В. Лыков /63 / отмечает, что испарение влаги с поверхности материала создает перепад влагосодержання между поверхностными и глубинными слоями. Это обусловливает диффузное перемещение влаги из нижележащих слоев к поверхностным. Температурный же градиент (например, при температуре на поверхности стены выше температуры в ее толще ) вызывает перемещение влаги под влиянием термодиффузии по направлению потока тепла внутрь конструкции. Испарение влаги может также происходить и внутри материала.
В реальных - неизотермических-условиях в многослойных кон струкциях характер протекания процесса сушки еущественло усложняется- Так, например, в двухслойной реставрированной конструкции, при расположении тонкопористого материала под слоем грубо-пористого, сначала будет высыхать материал с более крупными порами. Фронт испарения будет перемещаться до слоя с более мелкими капиллярами В этом случае возможна кристаллизация водорастворимых солей на границе фронта испарения, то есть на стыке реставрируемого и имитационного материалов. Чтобы избежать этого явления, капиллярный потенциал имитационного материала должен быть выше, чем у реставрируемого материала. Это положение находит теоретическое и экспериментальное подтверждение в работах / 60, 63, 79, 83, 94 /. Однако данные, полученные разными исследовашелями, часто бывает трудно сопоставить Они различаются по условиям эксперимента, по целям, которые ставили перед собой исследователи, по видам материалов, по диапазонам температуры, относительной влажности воздуха, исходной массовой влажности материалов и другим параметрам. В связи с этим наиболее целесообразным нам представлялось провести сравнительные экспериментальные исследования скорости сушки реставрируемых и имитационных материалов в условиях, близких к реальным условиям эксплуатации реставрированных ограждающих конструкций. Это позволило получить сопоставимые данные по скорости сушки для щенки пригодности имитационных составов для реставрационных работ.
Практическое применение результатов исследования
В начале августа 1983 г. в г. Суздале были выполнены дома-зочные и докомпоновочные работы на опытном участке полуразрушенной кирпичной кладки крепостной стены Спасо- Евфимиевского монастыря, основанного в середине ПУ в. Стены и башни первоначально были деревянными, и лишь в ОТ в# вся монастырская территория была ограждена высокими кирпичными крепостными стенами высотой до 8 м и толщиной до 2 м, с 12 башнями, имеющими бойницы для дальнего и навесного ведения боя.
Опытный участок был выбран справа от главного входа, вблизи угловой башни стен восточного и южного направлений, на отметке + 1,30. Было домазано 5 выветренных кирпичей кладки при толщине домазки до 3 см и докомпонованы утраченные фрагменты на 3 кирпичах кирпичного валика. Толщина докомпоновочных участков составляла от I до 7 см. Перед нанесением раствора с реставрируемых кирпичей был удален слой разрушений в виде кирпичной трухи и мелких, легко отслаивающихся чешуек, поверхность была обеспылена и увлажнена. На рис. 4-І представлен участок до и после реставрации.
В августе 1983 г. были выполнены домазочные работы на участке поврежденной кирпичной кладки церкви Живоначальной Троицы в Останкино в г. Москве (ХУЛ в.)« Опытный участок находится на северной стене колокольни у примыкания ее к основному объему церкви, на отметке +1,60. Была домазаны б разрушенных кирпичей, 3 с тычка и 3 с ложка. Глубина домазки составляла от 1,5 до 7 см. Перед нанесением имитационного состава поверхность выветренных кирпичей была предварительно очищена скальпелем от продуктов разрушения вплоть до неповрежденных слоев, обработана металлической щеткой, обеспылена и увлажнена.
В настоящее время ведутся реставрационные работы на памятнике архитектуры ХШ в.- соборе Богоявленского монастыря в Москве. С июля 1983 г, из разработанных имитационных растворов были изготовлены и установлены на карнизе апсид отливки фигурных кирпичей, а также домазаны отдельные участки довревденных фасонных кирпичей на карнизе северной стены основного объема собора. Предполагается дальнейшее использование разработанных составов на этом объекте как в виде отливки отдельных фигурных болыпемерных кирпичей, так и для домазочных работ» На рис. 4-3 представлен опытный участок до и после реставрации.
Все реставрированные фрагменты периодически осматриваются с целью фиксаций состояния имитационного слоя. Первые 9 месяцев наблюдения не выявили никаких повреждений реставрированной поверхности, видимых невооруженным глазом.
Первые опытные участки на каменных памятниках архитектуры были реставрированы в июне 1983 г. на памятнике архитектуры 2УІ в. -Никольской церкви Успенского мужского монастыря в г. Свияжске Татарской АССР. Были домазаны 3 поврежденных камня - известняка на восточном, северном и западном фасадах. Толщина домазочного слоя в первом и последующем случае составляла до 3 см, а на северном фасаде - до 5 см. В качестве заполнителя была использована крошка местного камня- известняка сероватого цвета, слоистого, но довольно прочного и плотного. На северном фасаде поверхность до-мазки была искусственно обработана для придания ей фактуры полуразрушенных трещиноватых близлежащих камней кладки. На рис. 4-4 показаны участки кладки до и после реставрации.
В начале августа 1983 г. в г. Владимире на Дмитриевском соборе, одном из древнейших дошедших до нас каменных памятников зодчества Ш века, был домазан скол белого камня площадью 40x20 см кладки центральной восточной апсиды на отметке +1,20, с последующей, обработкой поверхности под фактуру окружающих камней. Толщина домазочного слоя составляла от 0,5 до 8 см. Заполнителем в растворе служила крошка крымского известняка.
В августе 1983 г. на церкви Живоначальной Троицы в Останкино были декомпонованы фрагменты утраченного белокаменного цоколя на западном фасаде между колокольней и юго-западным крыльцом. Толщина докомпоновочного слоя составляла до 13 см на первом участке и до 4 см -на другом. В первом случае поверхность докомпояо-ванного участка была обработана под фактуру, характерную для обработки камня троянкой, следы которой сохранились на близлежащих неповрежденных каменных блоках цоколя.
