text:
This book was conceived as a collection of visual templates work designed for the quick identification of different kinds of destruction on a real object in field conditions survey in the framework of the preparatory work before the reconstruction, renovation and so forth. In the process of preparation of the monograph the authors have failed to find such a systematic and general work in the domestic literature.
The book can be used practices builders and scientists working in the field of restoration, repair and construction of buildings, historians, ecologists, planners and other stakeholders, as well as textbooks students of relevant technical and humanitarian specialties.
Введение
Разрушение - естественный процесс, который является фундаментальным условием существования природы. Природа разрушает все, что в данный момент не развивается само или не поддерживается в законсервированном состоянии внешними силами. Человек, стараясь сохранить постройки и другие дорогие ему предметы, действует наперекор природе. Поэтому необходимо отчетливо понимать, что сохранить важные для себя объекты человек сможет только в ограниченном количестве, насколько у него хватит сил.
Первыми в этом ряду на сохранение стоят памятники культуры, в которых аккумулированы знания и производственный опыт человечества. В этой книге рассматриваются только три категории таких объектов - постройки, каменная скульптура и, частично, конструкции из дерева.
Цель данной книги - обозначить и описать ориентиры - типичные ситуации, этапы и развитие разрушения объекта, чтобы эту информацию можно было бы использовать в качестве шаблона и базы сравнения - аналогов - для ускорения оценки состояния другого объекта в полевых условиях. Известно, что подготовленный и тренированный глаз человека замечает гораздо больше деталей явления, чем глаз новичка. Авторы стремились подготовить сборник визуальных шаблонов, который был бы полезен в практике диагностики разрушений на реальных объектах, а также в качестве учебного пособия при первоначального ознакомлении с этим явлением.
Разрушение начинается с появления микроскопических дефектов, а становится заметным, когда размеры повреждений по порядку величины вырастают до размеров всего объекта. Таким образом, разрушение, практически всегда, обнаруживается на запущенной стадии, когда болезнь зашла уже очень далеко.
Разрушение нагруженных твёрдых тел происходит не моментально, как катастрофа, а представляет собой растянутый во времени процесс накопления деструкций материала, разрывов структурных связей. Механическая нагрузка вызывает увеличение амплитуды колебаний атомов и молекул, из которых состоит материал, но не приводит к разрыву связей между ними. Это стохастические процессы, поэтому инициирование процесса разрушения происходит случайным образом. Далее развитие разрушения усиливают неблагоприятные факторы окружающей среды - вибрация, климатические факторы и так далее. Эта модель разрушения получили название кинетической концепции прочности, которая была первоначально сформулирована С.Н. Журковым.[1]
Описание этого явления целесообразно начинать со знакомых черт, то есть с повреждений, которые охватывают весь объект в целом.
Краткая статистика разрушений
По данным Всероссийского общества охраны памятников культуры[2] состояние объектов культурного наследия настоящее время необходимо рассматриваться как критическое. Происходит устойчивое сокращение культурного богатства нашей страны. От 50 до 70 % находящихся на государственной охране памятников истории и культуры находятся в неудовлетворительном состоянии, для большей их части необходимы безотлагательные меры по защите от разрушения, повреждения и уничтожения.
Неблагоприятное природное и антропогенное воздействие дополняется разрушениями при нерегулируемой застройке исторических городов, территорий и зон охраны многих ценнейших памятников. То же происходит и с археологическими памятниками.
Особую опасность представляют грабительские раскопки, а также частное строительство, интенсивно ведущееся сейчас во многих регионах, а также прямой вандализм.
Рис. 1. Работы по реконструкции дома на Литейном, 5.[3]
Особую опасность представляют грабительские раскопки, а также частное строительство, интенсивно ведущееся сейчас во многих регионах, а также прямой вандализм.
За последние 10 лет в Российской Федерации погибло более 2,5 тысяч памятников культуры. Ежегодные утраты составляют 150-200 памятников. Кроме этого в последнее время на территории Российской Федерации было утрачено 155 памятников археологии. В том числе:
• 17 - из-за гидротехнического строительства
• 35-из-за распашки
• 8 - вследствие промышленного и дорожного строительства
• 55 - из-за различного рода антропогенного вмешательства. Продолжают разрушаться более 17 тысяч памятников. В том числе:
• 3,3 тысячи - из-за гидротехнического строительства
• 8,7 тысяч - в результате распашки
• 0,8 тысяч - промышленного и дорожного строительства
• 2.3 тысячи - в результате других видов антропогенного вмешательства (в основном грабительских раскопок)
• 2 тысячи - под воздействием естественных процессов.
До настоящего времени на государственную охрану в соответствии с действующим законодательством не было поставлено ни одного исторического поселения. Одной из важнейших проблем сохранения комплекса культурного и природного наследия исторических поселений является неопределенность самого статуса "исторический город". Часто работы по сохранению культурного и природного наследия прямо противоречат сиюминутным с хозяйственными и бюджетными интересами любого исторического города.
Специалисты ВООПИК выделяют следующие основные причины разрушения и повреждения памятников культуры:
Подтопление паводковыми водами. Например, по этой причине в Курской области, г. Рыльск вследствие нарушения естественного стока произошла просадка фундамента колокольни Успенского собора, в результате чего она отклонилась от вертикальной оси на 67 см, что означает дальнейшее разрушения памятника.
Подтопление грунтовыми и техногенными водами. Например, в ряде районов Республики Марий Эл, испытывающих воздействие Чебоксарского водохранилища. Так в г. Козьмодемьянск наблюдается ускоренное разрушение деревянных памятников с ажурной резьбой. В пос. Юрин по этой же причине наносится ущерб усадьбе Шереметевых.
Повсеместно растет уровень вибрации, обусловленный снижением несущей способности грунтов. Такие проблемы характерны для городов Архангельской, Владимирской, Костромской, Ярославской, Самарской, Астраханской и Калининградской областей, для Казани, Чебоксар, Ижевска, Воронежа, Волгограда и многих других.
Биопоражения остаются приоритетным фактором экологического риска для памятников деревянного зодчества Ленинградской области. В исторических городах Краснодарского края причинами грибковых поражений стали нарушения гидроизоляции, протечки водопровода и канализации, отсутствие водостоков и водосточных труб. В разных формах биопоражение памятников широко представлено в Калужской области. В Карелии, Пермском крае, Ленинградской, Самарской, Смоленской и Тюменской областях сохраняется высокий риск негативных для памятников последствий абразия берегов.
Оползневые процессы. Наиболее остро эти процессы заявили о себе в Чувашии, где в течение последних 12 лет превратились в руины Духов монастырь, а также Собор Иоанна Предтечи на берегу р. Сура в г. Алатырь и ряд других памятников. Названная проблема актуальна также для Ленинградской области и Краснодарского края.
Интенсивное экономическое освоение регионов приводит к многочисленным фактам разрушения памятников археологии.
В Калужской области - разрушено селище д. Орехово (Жуковский район). В Сахалинской области - памятник Зырянское IV (Холмский район). В Московской области памятники: Лукьяново 1, Воронки 3, Десна 2, продолжает разрушаться селище Горбово 3, курганная группа Воеводинская (Домодедовский район). В Республике Татарстан (г. Казань) разрушаются отдельные участки археологического слоя. В Читинской области в результате эксплуатации карьера разрушается стоянка Красноярово
II. В Республике Бурятия на территории могильника Фофаново установлена вышка сотовой связи. В Республике Алтай разработки песчаного карьера разрушают могильники Майминского археологического комплекса, там же карьером разрушено Черемшанское городище. В Республике Башкортостан застраивается территория городища Уфа II.
В результате несанкционированной застройки промышленных объектов было разрушено Паздеринское селище (Воткинский район). В результате несогласованного размещения карьеров разрушаются археологические памятники около с. Крестьянское, пос. Советское Руно, пос. Мелиорации (Ипатовский район).
В Ленинградской области разрушаются памятники Озерское V, Глебычево II, Холмогорское I (Выборгский район), курганные группы Рапти II-IV (Лужский район).
В Ярославле и Переславле-Залесском разрушается культурный слой.
В Белгородской области при прокладке газопровода частично разрушено селище около с. Шмарное (Старооскольский район).
Загрязнение воздушного бассейна производственными объектами, автотранспортом и коммунальным хозяйством способствует формированию химически агрессивной среды, что ведет к деградации памятников деревянного зодчества, кирпичной кладки, покрасочных слоев, штукатурки, декора и даже разрушению природного камня.
(Примеры памятников в городах Хакасии, Алтайского, Краснодарского и Хабаровского краев, Ленинградской, Рязанской, Волгоградской, Калининградской, Смоленской и Омской областей).
Транспортная вибрация вызывает ухудшение состояния ряда памятников истории и культуры во всех крупных городах и на территориях, примыкающих к транспортным магистралям.
Бесконтрольное наращивание культурного слоя в городах часто приводит к нарушению температурно-влажностного режима памятников, ослаблению фундаментов и стен памятников с последующим искажением их внешнего вида и последующим катастрофическим разрушением.
Распашка территории памятников для различных хозяйственных целей остается острой проблемой для памятников ландшафтной архитектуры Ленинградской области. Подобные проблемные ситуации отмечаются также в Орловской области.
Отсутствие пользователей (использования) памятников указывается специалистами в качестве существенной причины ухудшения состояния памятников в таких регионах, как Карелия, Псковская и Калужская области, Казань, Самара. По той же причине разрушаются десятки памятников в Рязанской области, в числе которых Спасская церковь архитектора М. Ф. Казакова в с. Протасьев угол Чучковского района. Этот же фактор определяет состояние памятников промышленной архитектуры в Горнозаводском и Лысьвенском районах Пермского края, в городах Алтайского края.
Бесхозность памятников наиболее губительно сказывается на сохранности памятников в Архангельской (более 400 памятников) и Астраханской областях, а также многих других регионах.
Рис. 2. Разрушение постройки наступает неизбежно, если у нее нет хозяина или он нерадивый.
Практически, во всех регионах, начиная от Москвы, проявляется вандализм в отношении к памятникам и постройкам.
Существенным фактором, способствующим разрушению, является визуальное нарушение ландшафтов и нерегламентированная застройка. Это отмечено в Карелии, Марий Эл, Мордовии, Удмуртии, в Алтайском крае, Архангельской, Псковской, Московской, Рязанской, Орловской, Смоленской, Воронежской, Самарской, Волгоградской, Омской и Томской и других областях.
Для ряда городов страны характерно одновременное проявление многих факторов риска, зачастую взаимно усиливающих друг друга.
Замена исторических комплексов на копии из современных строительных материалов, что приводит к массовому сокращению числа подлинных памятников истории и культуры.
Не соблюдение научных и профессиональных правил реставрации приводит к подмене ремонтно-реставрационных работ работами по коренной реконструкции объектов культурного наследия, в том числе, связанной со строительством мансард, перепланировкой, возведением новых этажей и пристроек. При этом игнорируются требования сохранения окружающей среды объектов наследия, нарушается режим застройки на территории памятника и в зонах охраны.
Рост продаж земель в охранных зонах музеев-заповедников провоцирует дальнейшие нарушения, приводящие к разрушению памятников.
Таким образом, в названном выше материале ВООПИК уже отмечены все основные причины и процессы крупномасштабного разрушения памятников культуры. Приведенная статистика показывает, что размеры этого бедствия весьма велики - соответственно для борьбы с ним необходимы очень большие средства. Здесь возникает проблема согласования духовных интересов и материальных возможностей, которые всегда ограничены. Проще говоря, денег всегда не хватает.
Для подготовки правильного решения по реставрации и ремонту памятников культуры, таким образом, необходима дополнительная информация о деталях развития процесса разрушения.
Многообразие памятников культуры очень велико, поэтому для ограничения размеров настоящего труда в первую очередь будут рассмотрены процессы разрушения каменных построек, небольшое внимание будет уделено разрушению деревянных и металлических конструкций, но зато включается материал по биологическому поражению. Авторы надеются, что начатую работу удастся продолжить и недостающие материалы будут восполнены.
Основные черты развития процесса разрушения в целом
Памятники культуры представляют собой сооружения, созданные человеком. Развитие процесса разрушения хорошо демонстрируют фотографии, сделанные в заброшенных зданиях в Детройте США - городе-банкроте, в котором из-за экономического кризиса, снижения спроса на автомобили связанного с этим свертывания автомобильного производства произошло резкое сокращение размеров используемых коммерческих и жилых площадей. В результате некоторые помещения были заброшены. Бесхозность помещения и постройки в целом провоцирует их разрушение.[4]
Рис. 3. В покинутом человеком помещении постепенно исчезает упорядоченность обстановки, предметы покидают свои регулярные места и хаотически распределяются по территории. Это первая стадия разрушения, когда еще не видны повреждения капитальных и несущих конструкций
Интерьер, обстановка помещения могу сами по себе иметь ценность как памятники истории и культуры. Во многих случаях подобные повреждения обратимы и могут быть полностью ликвидированы.
Важно еще раз отметить, что разрушение начинается с ухода хозяина сооружения, который заботился о его сохранности.
Рис. 4. Разрушение внутренней отделки
Следующий этап - разрушение внутренней отделки, которая обычно выполняется из наименее прочных материалов и наиболее чувствительна к неблагоприятным климатическим и механическим воздействиям. Если человек не вмешивается своевременно в этот процесс, происходит постепенное накопление мелких повреждений, которые через некоторое время сливаются и образуют очаги разрушений. Размеры очагов разрушения со временем увеличиваются, постепенно вызывая полное разрушение внутренней отделки сооружения. При этом обнажаются несущие конструкции и инженерные сети.
Рис. 5. Последствия разрушения отделки
Этот этап является порогом, после перехода которого становится невозможным восстановить сооружение, сохраняя детали и особенности его прежнего повседневного функционирования.
Отделка внутренних помещений исполняет не только декоративные, но и защитные функции. После ее разрушения инженерные сети и материал несущих конструкций здания подвергается более сильному воздействию неблагоприятных факторов, в особенности, климатических, что приводит к его ускоренному разрушению.
Рис. 6. Массовое разрушение сооружения.
Климатические воздействия, вибрация и другие неблагоприятные факторы изменяют свойства материала несущих конструкций. Происходит потеря прочности и в результате наступает катастрофическое разрушение постройки в целом.
Рис. 7. Заключительная стадия разрушения здания[5].
В таком состоянии оно уже непригодно для восстановления. Единственное решение - принудительное разрушение его до основания с последующим новым строительством на этом месте.
Аналогичная последовательность стадий разрушения, фактически, модель развития процесса разрушения и ее формализованное описание рассматриваются в работе "Микромеханика разрушения и кинетическая концепция прочности твёрдых тел. Прогнозирование разрушения, неразрушающий контроль прочности".[6]
В работе "Классификация видов разрушений и разрушающих воздействий деталей СТС"[7] рассматривается процесс разрушения судовых технических средств - судовых энергетических установок. В ней также отмечается, что разрушение начинается с образования микротрещин и развивается постепенно путем увеличения размеров повреждений, их слияния с последующим образованием обширных зон повреждения, что приводит к катастрофическому разрушению объекта.
Таким образом, можно утверждать, что если рассматривать разрушение как систему взаимосвязанных событий, то оказывается, что системообразующие параметры этого процесса практически всегда единообразны. При этом конкретные причины и физико-химические свойства конкретных повреждений могут быть абсолютно несопоставимы.
Причины естественного разрушения построек в целом
Причины разрушения зданий и памятников можно разделить на две большие группы:
Первая - разрушение в результате целенаправленных, спланированных действий человека - вандализм, хозяйственная деятельность, научные исследования.
Вторая - разрушение в результате бездействия человека - разрушение под действием естественных причин - климата, воды, ветра, солнца, подвижек почвы, вибрации, биологических объектов и так далее.
Причины первой группы предельно конкретны и понятны. Вопросы, которые связаны с ними, могут интересовать психологов, экономистов, культурологов, политиков и тому подобное. Их обсуждение находится за рамками настоящей работы.
Естественные причины, наоборот, представляют большой интерес, так как своевременный их учет позволяет продлить срок жизни здания и сократить затраты на уход за ним.
В учебнике "Реконструкция и реставрация объектов недвижимости"[8] детально прописаны причины и факторы, приводящие к разрушению построек. Это, прежде всего, деформаций памятников, которые разделены по причинам возникновения на 2 основные категории:
К первой относятся:
1) деформации, связанные с внутренним, изначально заложенным пороком конструкции или системы "основание - памятник";
2) деформации, вызванные действием внешних, вторичных непредусмотренных факторов.
Причинами деформаций в первой группе могут быть:
- недостаточно устойчивое естественное или искусственное основание - фундамент - лесовая почва, ил, просадочные и пучинистые грунты, бревенчатые распределительные подушки, деревянные сваи, различная органика;
- оползневой, карстовый, затапливаемый или сейсмически активный характер участка древнего строительства. Наличие родников, близкий уровень грунтовых вод;
- слабый (рыхлый, мелко заложенный и т. п.) фундамент сооружения, непропорциональная нагрузкам площадь ленточных и столбчатых фундаментов в различного рода сооружениях, например в храмах крестово-купольной системы.
- боковое давление грунта в подпорных стенках, засыпных цоколях, подвальных и ступенчатых конструкциях;
- недостаточная общая пространственная жесткость зданий (большие пролеты и длина сооружения, здания с высокорасположенным центром тяжести масс); большая степень сжатия элементов-колонн, увеличивающая склонность к деформации стен и сводчатых перекрытий;
- слабый или незамкнутый каркас и связи;
- невоспринятый распор арочно-стоечных систем и сводчатых перекрытий;
- нерационально распределенная или чрезмерная нагрузка на перекрытия; не отцентрированная нагрузка вертикальных несущих конструкций;
- использование слабого - трещиноватого или нестойкого к агрессивным воздействиям строительного материала (плохо обожженный кирпич, сырая древесина, вообще материал, имеющий прочность ниже расчетной);
- нерациональная ориентация блоков анизотропного, например, слоистого материала;
- нерегулярный характер кладки;
- неблагоприятный разрушающий режим работы некоторых прочных строительных материалов, например новгородского железистого известняка, в фундаментных конструкциях, разрушающихся в агрессивной грунтовой среде, или элементов металлического каркаса связей, корродирующих в гигроскопичном известковом растворе старой кладки;
- нерациональная форма кровельных поверхностей, затрудняющая водосток и задерживающая снег, несовершенная гидроизоляция, способствующая намоканию и размораживанию кладки конструкций перекрытия (позакомарные покрытия, ступенчатые кровли с кокошниками, плоские кровли открытых галерей, лестничные площадки, балконы др.);
- отсутствие деформационных и строительных швов в равнообъемных, вытянутых или разновременных сооружениях.
Деформации второй категории обычно создает деятельность человека - ирригационные работы, перепланировка и застройка участка памятника, внутренние перестройки в целях приспособления и различные эксплуатационные мероприятия. К внешним причинам деформаций относятся также преднамеренные разрушения отдельных конструкций, последствия войн и стихийных бедствий.
Косвенными причинами деформаций, в частности, являются:
- изменение гидрогеологических условий участка памятника в результате обводнения или осушения территории, когда уменьшается несущая способность основания (снижение сил сцепления водонасыщенного грунта, гниение деревянных свай и другой органики, образование карстовых пустот, засоление грунта);
- рытье, котлованов, бомбоубежищ, прокладка различных коммуникаций или линий метрополитена вблизи памятников; устройство глубоких подвалов и колодцев внутри существующих зданий, приводящие к нарушению баланса сил, действующих в слое грунта, и его подвижке;
- несоблюдение технологии при подводке фундаментов; - пристройка к памятнику дополнительных объемов с большим заглублением фундаментов или значительной нагрузкой на основание;
- строительство рядом с памятником сооружений, оказывающих на него боковое давление;
- перепланировка и перестройка зданий с изменением начальной рабочей схемы (растеска и закладка проемов; замена сводчатых перекрытий плоскими; разборка существующих перекрытий пли устройство дополнительных; демонтаж воздушных связей, разборка контрфорсов и контрфорсирующих пристроек);
- изменение (увеличение, перенос) эксплуатационной нагрузки;
- вибрационное воздействие транспорта, забивка и погружений свай, работа двигателей, генераторов и вентиляторов внутри здания; использование механизмов ударно-вращательного бурения для устройства шпуров и скважин инъекционного укрепления кладки;
- дефекты кровель, водостоков, отмосток; протечки водопровода и канализации;
- нарушение оптимального температурно-влажностного режима памятника;
- усушка древесины, обмятие узлов стержневых деревянных и комбинированных систем;
- неорганизованный сброс отходов химических и перерабатывающих предприятий, загрязнение воздуха различными соединениями, активно разрушающими строительный материал памятников.
Представленная классификация повреждений по группам облегчает анализ и оценку состояния конкретного объекта в полевых условиях обследования, так как позволяет упорядочить интерпретацию довольно хаотичного набора наблюдаемых признаков с учетом массива проверенных и многократно апробированных типовых ситуаций повреждения.
Рис. 8. Схема деформации грунтов основания древних зданий с изменением гидрологических условий при миграционном подтоплении фундаментов подземными водами верховодки[9]:
линии деформации осадки несущего слоя грунта
контур формирования осадочной воронки в массиве грунтового основания здания".
схема формирования вертикальной деформации "развала здания".
Исходя из внешнего вида, деформаций можно выделить:
Вертикальные - связанные с осадкой фундаментов и отдельных конструкций или частей, здания, усадка и раздавливание кладки, смятие и усушка деревянных несущих элементов; разрушение основных или временных поддерживающих конструкций;
Горизонтальные - обусловленные подвижкой фундаментов и частей памятника, смещением пят отдельных сводов, арок и распорных систем, расползанием стропильных ног при утрате затяжек, расслоением кладки при коррозии закладного металла, температурными деформациями.
Изгибные - в случае неотцентрированной нагрузки происходит искривление стоек, тонких стен и других элементов, прогибы балок и плит перекрытий, провисы поясов ферм, местные выполаживания кладки сводов.
Смешанные - представляющие сочетание нескольких видов деформаций.
С каждым видом деформации связаны характерные внешние признаки - повреждения - раскрытие трещин или швов, разрыв связей, образование зазоров в узлах ферм и т. п. При деформации пластичной кладки трещины не образуются, но происходит искривление швов, их наклон или равномерное раскрытие. Сложные деформации пространственных конструкций сопровождаются иногда раскрытием на фасадах и в интерьере целой системы различно ориентированных трещин, указывающих на стадийность процесса или "соподчиненность" сходящихся в деформационном блоке элементов[10].
На рис. 9 изображен ряд повреждений каменного здания, которые могут быть зафиксированы невооруженным глазом и которые являются характерными признаками деформации и разрушения отдельных конструктивных элементов здания.
Рис. 9. Визуальное проявление деформации здания.
1 - стадии просадки угловой и концевой части сплошной стены.
2 - последовательная просадка средней части стены.
3 - просадка угла и средней части стены здания.
4 - просадка колонны арочно-стоечной системы.
5 - просадка центрального модуля церкви крестово-купольной системы.
6 - усадка раствора арочной перемычки.
7 - подвижка пяты подпружной арки.
8 - подвижка пяты свода междуэтажного перекрытия.
9 - отслоение и выпучивание лицевой кладки при перегрузке пилона.
Представленные материалы показывают, что вопрос о механизмах и причинах естественного разрушения каменных построек тщательно изучался и весьма подробно описан в деталях.
Тем не менее, нужно учитывать, что в настоящее время происходит быстрое изменение номенклатуры материалов, применяемых в строительстве и технологии производства работ. Поэтому многие выводы, сделанные на основе анализа поведения старых построек, к новостройкам будут неприменимы. Кроме этого в последние несколько десятилетий происходило интенсивное загрязнение окружающей природной среды вредными химически высокоактивными веществами, что не могло не оказать существенного влияния на скорость разрушения строительных материалов.
В последние годы большое внимание было уделено изучению влияния биологических объектов на сохранность каменных сооружений. Выяснилось, что биологические повреждения происходят настолько быстро, что ими ни в коем случае нельзя пренебрегать.
Нужно отметить также, что естественно разрушение, как было продемонстрировано, начинается с появления мелких повреждений. Поэтому процесс развивается сравнительно медленно и этим оно резко отличается от разрушения под действием других факторов.
Анализу разрушения посвящена обширная литература: - Методические рекомендации по экологическому мониторингу недвижимых объектов культурного наследия, подготовленные Российским научно-исследовательским институтом культурного и природного наследия имени Д.С. Лихачева Российской Академии наук[11]
- Работа Д.С. Лихачева Разрушение памятников архитектуры[12]
- Работа "Виды дефектов в конструкциях и причины их возникновения"[13]
- Ряд статей в Бюллетене НИПЦ Генплана Санкт-Петербурга, No 4, 2008[14]
Имеется также большое количество рекламно-информационных статей и заметок о применении различных современных материалов для влагозащиты, защиты от гниения и насекомых и тому подобное. В этих материалах довольно часто присутствует обоснование достоинств рекламируемого материала примерами его применения в сочетании с элементами анализа причин неблагоприятных изменений в постройке.
Особенности разрушения в результате хозяйственной деятельности
Наиболее быстрое и радикальное разрушение памятника происходит тогда, когда его существование вступает в противоречие с хозяйственными интересами человека. Таким образом, типология разрушений будет представлять собой систематизированный массив данных о ситуациях, отмеченных выше, причем подобные ситуации могут быть типичными - часто встречающимися - и уникальными. Конечно, наибольший практический интерес будет представлять освещение типичных ситуаций.
Необходимо отметить также, что большую помощь в исследовании обозначенной проблемы оказывает интернет, поскольку информация о разрушении памятника всегда скрывалась причастными к этому людьми или доступ к ней затруднялся всеми возможными способами. Интернет дает возможность высказаться рядовым гражданам, поэтому поток интересной информации о разрушении резко увеличился.
Показательный пример - разрушение козырька станции метро Сенная площадь (бывшая площадь мира) в 1999 году.
Рис. 10. Разрушение козырька над входом в станцию метро "Сенная площадь" (бывшая "Площадь мира") в Санкт-Петербурге в 1999 г[15].
Говоря простым языком, козырек оторвался, когда прочность материала конструкции вследствие постепенного накопления микротрещин и трещин, а также коррозии заложенной арматуры, упала ниже физически допустимого предела.
По неофициальной информации в течение 5 лет один из сотрудников метрополитена наблюдал и фотографировал развитие трещины в козырьке, которая и привела к его обрушению. Также по неофициальным данным развитию трещины кроме банального замерзания воды в ней способствовала коррозия стали арматуры, а также изменение состава материала под действием неблагоприятных экологических факторов - частичное превращение монолитного бетона в гипсообразный материал, имеющий более низкие прочностные свойства.
Можно не сомневаться, что материалы о повреждении докладывались по начальству, но защитных мер своевременно не было принято.
Таким образом, к разрушению конструкции привело сочетание физико-химических процессов деструкции строительного материала и "человеческий фактор", проявившийся в игнорировании необходимости своевременно проводить ремонт, являющийся часть работ по эксплуатации сооружения. Говоря совсем простым языком, хозяин бросил строение на произвол судьбы, и оно естественным образом стало немедленно разрушаться.
Рис. 11. Руины Дворца культуры имени Первой Пятилетки на улице Декабристов в Санкт-Петербурге[16].
Другой впечатляющий пример изображен на рис. 11. Здание Дворца культуры имени Первой Пятилетки было целенаправленно разрушено, чтобы на его месте построить дополнительную сцену для Мариинского театра.
Рис. 12. Ремонт дома 5 на Литейном проспекте в Санкт-Петербурге
Можно, конечно, спорить по поводу художественных достоинств Дворца культуры, но это здание, несомненно, было историческим памятником. В нем постоянно работало множество кружков для детей и взрослых, несколько раз гастролировал московский "Театр на Таганке", играл Гамлета Владимир Высоцкий и так далее. Уничтожение памятника ради сиюминутных хозяйственных интересов отдельного человека представляет собой весьма распространенную и опасную разновидность разрушения, так как обычно при этом не сохраняется никаких следов от первоначального объекта ни физически, ни в виде документов.
Технологию производства работ, которая применяется в таких случаях, демонстрирует рис. 12.
Масштаб подобных процессов впечатляют: например, в публикации[17] содержится фото более 10000 разрушающихся объектов.
В публикации[18] только перечень населенных мест и крупных производственных объектов превышает 600 ед.
Ситуация, родственная описанным выше, изображена на рис. 13.
Рис. 13. Разрушение вандалами памятника Василию Шукшину в Камне-на-Оби[19].
Разрушение этого памятника совершили вандалы. Несомненно, каждый может назвать множество аналогичных историй разрушения памятников политическим деятелям, военным событиям, деятелям культуры или памятным событиям. В данной работе представляется нецелесообразным заниматься политическим или эстетическим анализом обоснованности подобных действий. По своему характеру все они представляют собой вандализм.
Рис. 14. Разграбленный могильник 10-11 веков в Рамешковском районе Тверской области.
На рис. 14 изображен пример результатов работы "черных археологов" или "гробокопателей".
В Рамешковском районе Тверской области таким образом разграблен и уничтожен могильник 10-11 веков. Это не единичный пример и это тоже вандализм. Подобные раскопки известны и в Ленинградской области на местах боев времен блокады Ленинграда.
Цель гробокопателей - добыча исторических сувениров, которые затем продаются на рынке малообразованным коллекционерам, которые не понимают, что артефакт, не имеющий надежных сопроводительных документов, в которых зафиксированы время, место и другие условия находки, не представляет никакой исторической и рыночной ценности.
Рис. 15. Результаты работы лесорубов.
На рис. 15 изображены знакомые многим следы заготовителей леса. Здесь показано, что осталось после уничтожения исторических курганов в том же в Рамешковском районе Тверской области на могильниках "Кидомля-2" и "Кидомля-3" во время лесозаготовок[20] исторического памятника. По своим результатам это - тот же вандализм, прикрывающийся производственной необходимостью, а по существу основанный на халатности, небрежности, безграмотности и сиюминутном индивидуальном эгоизме.
Рис. 16. Военные разрушения.
На рис. 16 изображен пример еще одного вида экстремальных разрушений - разрушения в ходе военных действий[21]. Подобные разрушения отличаются весьма значительным повреждением памятника. Как видно на фото при этом останки памятника еще длительное время продолжают существовать, так как разрушение под действием природных факторов происходит достаточно медленно. Этим военные разрушения отличаются от разрушений при хозяйственной деятельности, когда памятник единовременно уничтожается до основания.
Рис. 17. Разрушенный храм[22].
На рис. 17 храм, разрушенный при создании Рыбинского водохранилища. Этот объект имеет непосредственное отношение к рассматриваемой группе событий, так как разрушение произошло в результате хозяйственной деятельности.
На фото хорошо видна еще одна интересная деталь: заполнение водой Рыбинского водохранилища произошло почти восемьдесят лет назад. Но даже такой большой срок недостаточен, чтобы хорошо построенное здание развалилось до основания под действие только природных факторов.
Рис. 18. Обрастание постройки высшими растениями[23].
На фото (рис. 18) изображена хорошо знакомая картина: на здании, оставленном бесхозным, довольно быстро поселяются растения, в том числе, и высшие - трава, кусты и даже деревья.
Они запускают корни в трещины строительного материала и раздвигают их, ускоряя тем самым разрушение постройки в целом.
Приведенные примеры показывают, что факторы, которые приводят к полному разрушению постройки, разделяются на две существенно различающиеся группы.
Первая - антропогенные факторы, из которых наиболее мощным оказывается целенаправленная деятельность человека. Разрушение при этом происходит быстро и максимально полно, в большинстве случаев до полного исчезновения объекта. По принадлежности действующих в этом случае сил в нем выделяются в значительной степени независимые подгруппы: промышленно-техническая, бытовая (урбанистическую), грабительская и научно-исследовательская.
Вторая - природные факторы - осадки, паводки, землетрясения и др. Они действуют медленно и тоже могут привести к исчезновению памятника, но этот процесс, как правило, не заканчивается в течение периода времени, сопоставимого с продолжительностью жизни человека. Поэтому длительное время сохраняется возможность восстановления памятника.
К аналогичному заключению пришел археолог из республики Тыва Тулуш Демир Константинович[24] Промышленно-технологический фактор объединяет такие процессы, как строительство автомагистралей и асфальтированных дорог, крупных добывающих и перерабатывающих предприятий, возведение сооружений производственного назначения, лесозаготовки и т. п.
К бытовому (урбанистическому) фактору относятся действия, направленные на подготовку и освоение территории под жилищное строительство, работы по обслуживанию коммунального хозяйства - организация свалок отходов, прокладка инженерных сетей, создание структуры рекреации - организация зон отдыха и т. п. Сюда же целесообразно отнести вандализм. Так как он непосредственно связан с метами постоянного проживания населения.
Непосредственно к вандализму примыкает грабительский фактор разрушения памятников. Однако он имеет и существенные отличия обусловленные тем, что вандализм представляет собой бесцельное разрушение памятника в результате спонтанных действий в подавляющем большинстве случаев. Он представляет собой по существу разрядку агрессивности сравнительно немногочисленных групп молодежи со сбившейся социальной ориентацией.
Грабительское разрушение памятников наоборот представляет собой систематическое целенаправленное действие, целью которого является получение коммерческой выгоды за счет эксплуатации интереса к коллекционированию малограмотных людей, неспособных оценить реальную стоимость артефактов из-за отсутствия необходимых знаний.
По существу родственным грабительскому подходу является традиционное научно-исследовательское или познавательное изучение материальной культуры прошлого, неотъемлемой часть которого составляют археологические раскопки. Во время их проведения археолог вынужденно разрушает сам памятник, оставляя после себя только перекопанную землю, находки изымаются для формирования музейных коллекций, те есть памятник полностью уничтожается. Существенным негативным фактором подобного подхода является то, что программа изучения памятника формируется в рамках существующих на момент проведения раскопок ограниченных научных концепций и методов анализа, а полное уничтожение памятника закрывает возможность вернуться к его изучению позднее, получив более мощный научный инструментарий[25].
Рис. 19. Обрушение Египетского моста в Санкт-Петербурге[26]
В качестве примера бытового можно указать
разрушение Старого Египетского моста через Фонтанку в Санкт-Петербурге. Это широко известное событие произошло 2 февраля или 20 января старого стиля 1905 года, когда на мост вступил эскадрон Конно-егерского полка. Его часто приводят в качестве примера, насколько опасные последствия могут возникнуть в результате игнорирования явления резонанса.
Характерные виды и причины локальных повреждений
В начале книги было заявлено, что для наглядности мы будем двигаться от конечной стадии полного разрушения постройки к его началу - к первоначальным повреждениям. Вследствие малых размеров они локализованы на небольших участках рассматриваемого объекта.
Выше было отмечено, что в современной теории и практике в качестве основного рассматривается сценарий развития разрушения как постепенное накопление локальных повреждений памятника. Они возникают как в результате действий человека, так и без его участия исключительно под влиянием природных факторов.
Памятники в подавляющем большинстве случаев не относятся к категории предметов, постоянно используемых в повседневной жизнедеятельности. Поэтому причинение им мелких повреждений в результате эксплуатации человеком представляет собой маловероятное событие. Гораздо чаще причиной мелких повреждения оказываются природные факторы в сочетании с неправильным выбором материала при восстановительном ремонте или просто несоблюдением необходимой периодичности и объема восстановительного и поддерживающего текущего ремонта.
Рис. 20. Повреждения укрытия набережной Невы.
Можно сразу назвать несколько причин разрушения цементного укрытия на набережной Невы.
Прежде всего - неудачный выбор материала, коэффициент температурного расширения которого, вероятно, довольно сильно отличается от величины этого параметра для материала расположенного под ним слоя, приводит к возникновению больших внутренних напряжений при колебаниях температуры, что завершается механическим разрывом материала.
Другая несомненная причина - вибрация, создаваемая интенсивным потоком машин по набережной.
Не очевидная, но весьма вероятная причина - нарушение естественных процессов увлажнения и сушки, которое привело к накоплению избыточной влаги в объеме под слоем укрытия. При колебаниях температуры, а особенно при чередовании замерзания и оттаивания влаги, внутренние слои материала меняют размеры, что также приводит к возникновению весьма больших разрывающих напряжений.
Рис. 21. Повреждение штукатурки на фасаде дворца Петра II.
В Петербургском климате с частым чередованием дождей и морозов появление трещины в защитном покрытии быстро приведет к локальному откалыванию фрагментов укрытия.
Однако необходимо заметить, что в отличие от антропогенных факторов, даже эти очевидные зародышевые повреждения будут существовать в таком виде не менее 1-2 лет, прежде чем произойдет откалывание элементов массива укрытия.
Аналогичное повреждение наблюдается на фасадной штукатурке дворца Петра II стена, которого выходит во внутренний дворик филологического факультета Санкт-Петербургского государственного университета.
Возникновение подобного повреждения вызвано вероятнее всего плохой зачисткой поверхности здания, на которую была нанесена штукатурка. Также весьма вероятно, что были допущены ошибки при подборе состава штукатурки. Поскольку она находится на фасаде и подвержена всем видам атмосферных воздействий, несомненно, что периодически происходит ее намокание и высыхание, промерзание и оттаивание. Линейные размеры штукатурного слоя периодически изменяются, но вероятнее всего никто не задумывался, насколько они отличаются от синхронных изменений размеров находящейся под ней стены. В результате возникает наблюдающееся отслаивание и растрескивание штукатурки.
Рис. 22. Разрушение фасадной штукатурки на здании НИФИ
Следующие стадии развития этого процесса можно наблюдать на старом здании Научно-Исследовательского Физического института Большого Университета. Откалывание штукатурки стало массовым и обнажило кирпичную кладку стен.
С этим объектом я знаком почти 50 лет. Примерно 40 лет назад, институт стали переводить в новое здание в Старом Петергофе. Таким образом, можно полагать, что подобное массовое разрушение штукатурки произошло в течение 20-30 лет.
Видно, что процесс естественного разрушения развивается довольно медленно и срок жизни каменного здания, несомненно, превышает человеческую жизнь. Но даже очень при очень высоком качестве первоначальных строительных работ, если не выполняются поддерживающие профилактические ремонты, на протяжении жизни одного поколения неизбежно происходит серьезное разрушение здания.
Рис. 23. Разрушение штукатурки цоколя
Условия эксплуатации отдельных частей здания очень сильно различаются. Не менее тяжелой, чем механическая может быть нагрузка от воздействия неблагоприятных природных факторов. На рис. 23 показаны результаты разрушения штукатурного покрытия в зоне примыкания тротуара к стене. Несмотря на хорошее состояние примыкающего тротуара, видно, что в стыке его со стеной дома вода задерживается, хотя основная площадь тротуара уже просохла. Возникают условия для активного капиллярного подсоса воды в стену дома. Известно, эти участки подвергаются особенно сильному воздействию влаги и различных химических растворов, в частности, используемых для борьбы с гололедом. Поэтому разрушение штукатурки здесь происходит особенно быстро. Изображенные повреждения могут образоваться в течение одного года.
Таким образом, в подобных случаях специального подбора отделочных материалов может оказаться недостаточным для обеспечения долговечности постройки и необходимо принимать дополнительные конструктивные меры защиты.
Пример последствий нарушения конструктивной защиты от воздействия неблагоприятных факторов изображен на рис. 24.
Подобная картина наблюдается в городе очень часто и формируется буквально в течение одного сезона.
На фото видно сразу несколько видов повреждений:
- намокание стены и явное глубокое проникновение влаги в массив строительного материала;
- высолы на стене по краям зоны повышенного увлажнения;
- разрушение штукатурки.
Рис. 24. Повреждения из-за нарушения конструктивной защиты
Появление высолов - сигнал о том, что активно идет процесс изменения химического состава строительного материала. Особенно активно этот процесс идет в связующих - в веществах, являющихся основой строительных материалов, скрепляющих кладку, а также используемых для приготовления отделочных материалов штукатурных и шпаклевочных смесей. Изменение состава строительных материалов приводит к изменению их механических и других физических свойств. Практически всегда это приводит к потере прочности соответствующей конструкции и ее разрушению.
Подобные превращения происходят благодаря наличию в атмосферном воздухе химически активных кислотных окислов - углекислого газа, двуокиси серы и других сернистых соединений, окислов азота, аммиакатов. Среди большого количества загрязнителей атмосферного воздуха концентрация этих компонентов наиболее высока. Взаимодействуя с водой влажного строительного материала, они образуют кислоты, которые вступают в реакцию со строительным материалом и изменяют его состав.
Вследствие загрязнения воздуха в городах, вблизи от транспортных магистралей и промышленных производств концентрация указанных выше химически активных веществ в этих зонах особенно высока и может десятки раз превышать фоновую. Поэтому разрушение материалов в городах происходит особенно быстро.
Следует учесть, что условия протекания химических реакций, вызывающих разрушение материалов построек, существенно отличаются от лабораторных условий.
Прежде всего, в застройке реакции протекают на поверхности строительного материала и при активном ее участии. Можно не сомневаться, что в большей или меньшей степени, но она играет роль катализатора.
Второе - естественное разрушение материалов происходит весьма медленно. Поэтому модели химических процессов, разработанные для быстротечных лабораторных опытов, случае будут описывать механизм протекания реакции природного разрушения строительных материалов с существенными искажениями.
Третий фактор - в отличие от лаборатории в природных условиях в реакции участвуют не чистые вещества, а их смеси разнообразного состава, компоненты которых влияют друг на друга. Поэтому даже для сходных условий окружающей среды результаты реакций на разных объектах могут существенно различаться.
Рис. 25. Вымывание связующего раствора.
На рис. 25 изображена типичная картина далеко зашедшего процесса разрушения каменной стены. Наблюдается весьма значительное вымывание - выщелачивание связующего раствора кладки, а также отслаивание и разрушение фасадной штукатурки, которое произошло из-за многократного повторения цикла увлажнения кладки и штукатурки, замораживания и оттаивания поглощенной воды. При этом произошло постепенное расширение пор материала, неизбежных зазоров и трещин, которое закончилось показанным катастрофическим разрушением.
Рис. 26. Разрушение известняка на цоколе[27].
На рис. 26 характерная картина разрушения слоистого природного камня - известняка на цоколе тоже под действием воды.
Особенность такого камня - чередование в объеме слоев плотного минерала и прослоек менее прочных веществ, в частности, глины. Эти прослойки могут быть тонкими, тем не менее, они существуют. Разрушение камня начинается и развивается именно по этим прослойкам, которые активно сорбируют воду, а в климате с частым чередованием морозов и оттепелей такая воде, превращаясь в лед, раздвигает слоистую структуру.
Кроме этого, глинистые включения, конечно, менее прочны и более быстро вымываются проточной водой. В результате формируется характерная изображенная на фото полосатая структура.
В Санкт-Петербурге множество старых и новых зданий имеют цоколь, сложенный из местного известняка. Этот камень отличается значительно меньшей пористостью и способностью поглощать воду, чем традиционный строительный материал - кирпич. Поэтому во многих случаях он применялся не только для декоративной отделки, но и в качестве запорного слоя для гидроизоляции.
Конечно, качество камня не во всех месторождениях одинаково высокое. Во многих случаях он тоже довольно быстро разрушается. Особенно, если выбор камня был неграмотным, резка на плиты была выполнена без учета особенностей его природной структуры, а при добыче были внесены дополнительные микроповреждения - зародыши разрушения.
Однако цоколю на рис. 26 не менее 60 лет. Видно, швы между камнями еще хорошо заполнены, несмотря на очевидное отсутствие ухода за цоколем.
Рис. 27. Разрушение из-за скрытых дефектов камня
На рис 27 пример разрушения колонн из природного камня, которое вероятнее всего произошло из-за скрытых дефектов камня при неудачном выборе материала для изготовления колонн. Видно, что условия эксплуатации, в данном случае, гораздо более щадящие, чем на цоколе. Тем не менее, разрушение настолько велико, что восстановительный ремонт колонны, несомненно, ухудшит ее декоративные свойства. А гарантировать при этом прочность восстановленного участка и долговечность конструкции не представляется возможным.
Рис. 28. Пример ремонта швов гранитного цоколя.
В 2013 году при завершении ремонта фасада швы на гранитном цоколе Академии художеств в Санкт-Петербурге были зачеканены свинцом. Объем работы был выполнен огромный, так только периметр здания значительно больше 500 м, а цоколь отделан гранитом на высоту первого этажа. Однако, если присмотреться, желаемая защита от проникновения воды в швы не достигнута. На фото видны многочисленные неплотности и сквозные отверстия. Таким образом, выполненная работа представляет пример неудачного дорогостоящего решения, которое не устранит имеющуюся проблему.
Рис. 29. Разрушение арки на площади Труда.
Яркий пример разрушения каменной кладки изображен на рис. 29. Этот декоративный свод находится на площади Труда в Санкт-Петербурге на выходе из подземного перехода. Он был построен приблизительно 10 лет назад. Пространство под сводом не используется, а сверху он ничем не нагружен.
На фото хорошо видна своеобразная структура трещин, которые только в отдельных случаях идут по швам кладки. В большинстве случаев же их направление обусловлено какими-то причинами, скрытыми под внешней кладкой свода. Поскольку свод выложен из прессованного тротуарного камня, есть основания считать, что в его разрушении тоже существенную роль играет вода в сочетании с характерными для этого региона частыми переходами температуры через ноль.
Рис. 30. Разрушение основания ограды.
Похожая картина разрушения наблюдается на фундаменте ограды Дворца Труда в Санкт-Петербурге. Несомненно, что инициатором разрушения были трещины и замерзающая вода.
Рис. 31. Повреждение ограды Дворца Труда в Санкт-Петербурге
Однако в данном случае значительно более крупные повреждения образовались вследствие того, что ограда имеет большую высоту, соответственно, испытывает значительную ветровую нагрузку, благодаря чему опорные элементы, как рычаги, с большой силой раздвигают плиты фундамента. Дополнительное неблагоприятное воздействие в данном случае оказывает вибрация, возникающая вследствие интенсивного движения автомобилей по площади.
На ограде Дворца Труда в Санкт-Петербурге встретились не только повреждения камня, но и металлических конструкций. На фото хорошо видно, что поврежденная колонна представляет собой фасонную отливку из чугуна, одно из самых известных свойств которого - хрупкость. Вероятнее всего в данном случае не был своевременно замечен производственный брак - трещиноватость, которая постепенно под влиянием воды, мороза и вибрации разрослась в такую трещину, в настоящее время грозящую полным разрушением колонны.
Этот пример показывает, что изделия из металла также не могут избежать разрушения под действием неблагоприятных природных факторов, как и камень особенно, если при эксплуатации этих конструкций игнорируется необходимость регулярного ухода за ними и своевременного восстановительного ремонта.
Рис. 32. Пользовательское разрушение постройки.
Для оживления изложения на рис. 32 предлагается пример разрушения строения в процессе эксплуатации. Никому из работников, использующих этот флигель во дворе Санкт-Петербургского университета, не придет в голову назвать отношение к нему вандализмом, хотя даже на этом фото при плохой передаче мелких деталей видна типичная картина обращения с постройкой - никто не задумывался особенно о сохранности стены, когда на ней вешали электроарматуру - щиты и кабель. Как водится, отверстие в стене пробито с большим запасом. Последствия такой работы понятны - усиление намокания стены при поступлении влаги через дополнительные отверстия, замерзание воды и постепенное разрастание трещин. В обозримом будущем это приведет к катастрофическому разрушению стены.
Это старинный второстепенный флигель, который на моей памяти никогда не ремонтировался. Возможно, он не ремонтировался даже со времен царизма. Однако он и некоторые другие постройки Большого университета в Санкт-Петербурге сложены из очень хорошего и крепкого кирпича, поэтому стоят до сих пор. Хотя даже на этом фото в нижней части стены на высоту машины приблизительно просматриваются следы капиллярного подсоса влаги из почвы или через фундамент. С правой стороны внизу на высоту примерно 5 кирпичей цвет кладки заметно изменился, и более ярко выделяются швы между кирпичами. Это может быть признаком наличия высолов и разрушения связующего кладочного раствора связанного с ними и выщелачиванием и вымыванием связующего раствора.
Рис. 33. Разрушение кирпичной стены из-за намокания
Многочисленные мелкие проплешины по всей стене - также, вероятно, - следы высолов. Понятно, что главный разрушительный агент в данном случае - влага, проникающая в массив кирпича через его поры.
В здании рис. 33 в начале 20 века находилась лаборатория А.С. Попова, в которой он принимал первую радиограмму. Оно построено из удивительно прочного кирпича, поэтому и стоит до сих пор, но следы разрушительного действия воды, которая задерживается на незащищенных деталях фасада и в повреждениях хорошо видны, несмотря на то, что на фото изображен общий план, а не конкретные мелкие детали.
Хочется обратить внимание на высокое качество первоначальных строительных работ, например, на отделку цоколя гранитом, на которой до сих пор не видно существенных повреждений даже в швах, несмотря на очевидное отсутствие ухода за зданием.
Следующий пример демонстрирует последствия строительных ошибок.
При выполнении облицовки была выбрана довольно тонкая плита, тем не менее, она достаточно тяжела.
Рис. 34. Естественное разрушение облицовки ступени из-за низкого качества работы[28]
Плита была положена на клей, и можно не сомневаться, довольно небрежно. Клей, вероятнее всего, был выбран без особого учета условий предстоящей эксплуатации высокой влажности, частых изменений температуры, образования льда и многократных значительных механических нагрузок - статических, динамических и даже ударных.
Практически наверняка работу выполнял гастарбайтер, который "все умеет делать". В итоге получается.
Первое температурные свойства мрамора и клея, можно не сомневаться, достаточно сильно различались, и это привело к отслоению плиты.
Второе в образовавшиеся трещины проникла вода, которая вместе с морозом оторвала большую часть плиты от основы.
Третье, судя по фото, речь идет об облицовки ступени, которая в процессе эксплуатации, очевидно, подвергается неравномерной нагрузке. Наверно не надо напоминать, что камень очень плохо относится к изгибающим нагрузкам.
На фото хорошо видно также разрушение вертикальной облицовки. Образовавшаяся трещина, несомненно, результат совместной работы воды и мороза.
На рис. 35 изображен еще один показательный пример - разрушение облицовки из природного камня.
Рис. 35. Разрушение облицовки из-за строительных ошибок[29]
На фото видно, что произошло расслаивание черного камня с полной потерей фрагмента облицовки. Кроме этого в левом углу на мраморной плите отчетливо видна довольно большая трещина, а в швах нарушение регулярной геометрии. Судя по этому фото трудно сказать, о какой облицовке идет речь - вертикальной или горизонтальной, но можно отметить несколько причин, которые могли вызвать подобные повреждения в обоих случаях.
Прежде всего, была допущена ошибка при выборе плиты черного камня. Вероятнее всего не была должным образом оценена естественная слоистая структура камня или был пропущен малозаметный дефект - трещина.
Вторая причина - плохая проработка деформационных швов - недостаточный их размер. Признак этого - отмеченная выше трещина в мраморе. Сигналом о плохой обработке швов служит также их разрушение, достаточно отчетливо видимое на фото.
Рис. 36, 37. Нарушение декоративных свойств мраморной облицовки[30]
Следующие два фото (рис. 36 и 37) демонстрируют строительные ошибки, которые не вызвали механического разрушения сооружения, но привели к полному уничтожению его декоративных свойств, которые в данном случае являлись важнейшей характеристикой.
По фото можно составить следующее описание развития событий. В бассейне была выполнена облицовка природным камнем - мрамором, причем во время выполнения работ в массиве материала были заложены стальные конструктивные элементы. Исполнители работы не знали, что мрамор имеет довольно большую пористость. В результате в процессе эксплуатации после заполнения бассейна водой она проникла сквозь мрамор до железный закладных элементов и вызвала их коррозию. Продукты коррозии обратным ходом частично переместились на поверхность и соответствующим образом окрасили мрамор.
Приведенное описание на самом деле не противоречит знакомым нам повседневным знаниям, что ржавчина - жесткий и нерастворимый в воде материал. Нужно учитывать, что вода в массиве другого материала никогда не присутствует в чистом виде, она либо находится в виде раствора, либо химически или физически связана. Ее свойства очень сильно отличаются от свойств чистой воды. Можно быть уверенным, что железо переносится через мрамор в виде раствора соли и превращается в хорошо знакомую ржавчину только на поверхности облицовочной плиты. Поэтому мрамор в данной ситуации насквозь пропитан солями железа, и опыт показывает, что отчистить его практически невозможно.
Насколько быстро идет процесс диффузии железа в мрамор показывает соседнее фото. На нем хорошо известная картина - след железной банки, оставленный на влажной поверхности камня. По опыту известно, что для образования такого следа достаточно нескольких дней.
Невооруженным глазом можно обнаружить еще одну группу опасных природных разрушителей камня - биологические объекты - плесень, грибы, мхи, водоросли, бактерии. Они образуют цветные колонии на поверхности камня и по этому признаку легко узнаваемы.
Рис. 38. Биологическое обрастание стены на террасе курорта на краю Синайской пустыни.
Интересный сюжет изображен на рис. 38. Это открытая терраса в курортном отеле на границе Синайской пустыни. На стыке стены и площадки террасы отчетливо просматривается потемнение с зеленоватым оттенком. Конечно, здесь тоже отметилась Вода. Отель окружает действительно полноценная Синайская безводная пустыня со стабильной температурой около 30 градусов. После обеда по террасе невозможно ходить босиком - так она раскалена. Но растение нужно поливать. При этом нередко подается избыточная порция воды, которая переливается из горшка или стекает на террасу через отверстие в его дне. Фото показывает, что вода не только не высыхает бесследно, но успевает частично впитаться в материал мощения террасы и даже за счет капиллярного подсоса частично поднять по вертикальной стене.
Особенно примечательная деталь - зеленый оттенок на каменных конструкциях практически всегда является признаком появления на камне биологии - водорослей, плесени или чего-нибудь подобного. Фото показывает, что для появления биологических объектов на камне достаточно минимального количества воды.
В случае избытка воды или стабильной высокой влажности разрастание биологических образований на камне происходит весьма интенсивно. Масштабы таких процессов демонстрируют рис. 39 и 40.
Рис. 39. Появление черной плесени на каменной колонне храма в Индии.
В условиях влажного тропического климата Индии возникновение и развитие колоний биологических объектов на камне происходит особенно быстро. Это демонстрирует фото на возникают, в первую очередь, на поврежденных участках камня или в конструктивных зазорах. На фото с правой стороны поэтому хорошо выделяется протечка по шву в верхней кладке камня.
На рис. 39 тоже католический храм в Индии. Видно, что большие участки стен покрыты черной плесенью. Особенно интересно, что стена была заново покрашена всего лишь за год до момента, когда был сделан снимок. Этого срока оказалось достаточно, чтобы большая ее часть снова покрылась плесенью.
Рис. 40. Массовое разрастание плесени на стене храма в Индии.
В данном случае биологическое разрушение камня было отмечено кратко только, чтобы не нарушать полноты представления общей картины подобных процессов. Более подробно биологическое разрушение будет рассматриваться в специальной главе настоящей книги.
Рис. 41. Типичное разрушение камня на берегу моря.
Следует отметить, что активную роль в разрушении камня играют такие факторы, которые в условиях умеренного климата Европейской России не бросаются в глаза. Это - ветер, солнце, значительные перепады температуры. В полной мере эти факторы проявляются в пустынях и на берегу моря.
Рис. 42. Тыквенные камни[31]
На фото (рис 41) представлено типичное разрушение камня морским прибоем. В данном случае это - морское побережье Синайской пустыни.
В результате совместного действия выветривания и размывания могут образовываться редкой красоты природные достопримечательности.
Эффектная природная достопримечательность пустыни Анза Боррего - Pumpkin Patch (рис. 42) демонстрирует несколько последовательных этапов разрушения природного камня. Это место называется "тыквенный участок". Благодаря длительному разрушению почвы водой и ветром наружу вышли эти образования из песчаных частиц и минералов, которые наросли вокруг ядра, нередко органического происхождения (листа, зуба, части скелета).
На фото отчетливо видны несколько сочетающихся характерных видов разрушения - трещины, расслоение, выветривание, признак которого закругленные границы поверхностей. Хотя в настоящее время эта местность - пустыня, можно предполагать, что когда-то разрушение материала производилось и водой. Во всяком случае, выход изображенных на фото геометрических структур в природе чаще всего происходит благодаря размыванию поверхностных слоев почвы.
Рис. 43. Разрушение в результате выветривания[32]
Типичная картина разрушения камня в результате выветривания изображена на фото (рис. 43).
Разрушению подвергаются все без исключения объекты, в том числе, и весьма прочные. Сочетание агрессивных факторов может давать очень своеобразные результаты.
Рис. 44. Верблюд-гора[33]
На фото (рис. 44) пример разрушения весьма прочного материала - глыбы кварца высотой 20 м. Это - Верблюд-гора, расположенная в Оренбургской области. Она сформировалась в результате длительного выветривания пород. Таким образом, ветер также является эффективным разрушителем камня, если мыслить в масштабе вечности. Однако в данном случае, несомненно, сыграли свою роль вода и мороз. Об этом свидетельствуют многочисленные трещины, образование которых особенно быстро происходит при повторении циклов замерзания-оттаивания воды.
Рис. 45. Великий Сфинкс. Рисунок Наполеоновских времен[34]
Очень интересным и информативным объектом по нашей теме является Великий Сфинкс, который с древнейших времен привлекает внимание всех без исключения людей, включая самых великих.
На более крупном плане (рис. 46) отчетливо видны в нижней части головы следы ветровой эрозии, а также остаток окраски - вертикальная цветная полоса у правого уха. Кроме того хорошо видно, что камень, из которого вырезана голова, весьма однороден по составу. Тем не менее, на ней образовалось несколько довольно правильных горизонтальных полос повреждений, происхождение которых является одной из загадок Сфинкса.
Рис. 46. Профиль Великого Сфинкса[35]
Рис. 47. Ветровая эрозия на голове Сфинкса[36]
На фотографии рис. 47 лучше видны другие повреждения - мелкие выбоины на передней поверхности щек Сфинкса, а также значительная эрозия камня ниже шеи. Вид повреждений довольно типичный для разрушений, создаваемых песком и мелкими камнями, переносимыми сильным ветром.
Плиний Старший записал, что при нем Сфинкса очищали от песка.
Такую же работу в течение целого года проводили при Тутмосе IV (XV веке до н. э.). Вероятно, статую заносило песком и ее откапывали неоднократно, потому что Геродот и Страбон не указывают на ее существование.
Сфинкс имеет поразительные размеры: высота 20 метров, длина 75 метров. По традиционной версии Сфинксу 4500 лет, но некоторые повреждения на нем объясняют действием воды библейского Потопа, поэтому считают, что ему более 8000 лет. Есть даже версии, что ему более 12000 лет. Из широко известных это - наиболее старая скульптура. Считается также, что Сфинкс - это остатки более древнего уже разрушенного памятника культуры[37].
Таким образом, уход за памятниками не следует считать изобретением новейшего времени. Древние уделяли этому, возможно, даже больше внимания, чем сейчас.
Сумма природных факторов, связанных с воздействием потока воздуха и вызывающих структурное разрушение камня, традиционно называется "выветриванием". Выветривание начинается с эрозии каменной поверхности, сначала проявляющееся в утрате полировки, затем появляется сетка мелких трещин и раковин, начинается шелушение поверхностного слоя, которое постепенно распространяется внутрь каменного монолита. Происходит полное нарушение структурных связей между зернами (кристаллами) которое называется грануляцией и является крайней степенью деструкции материала.
На фотографии рис. 48 разрушение мрамора парковой скульптуры из Государственного музея-усадьбы "Архангельское" (конец XVIII в.), (А.С. Антонян).
Рис. 48. Деталь разрушения мраморной скульптуры в усадьбе "Архангельское"[38]
Рис. 49. "Дикая патина" на мраморной скульптуре[39]
Видна сильная грануляция и трещины, которые обычно возникают у скульптур, находящихся на открытом воздухе.
На фото рис. 49 - эрозия поверхности мрамора, которую называют "дикая" патина. Она возникает в результате капиллярного подсоса и миграции влаги и химических реакций с некоторыми присутствующими в камне водорастворимыми солями, например хлоридами или сульфатами и придает придающих камню белесый и тусклый оттенок.
Процесс представляет собой объемное насыщение пор кристаллами солей, образующих твердый налет или игольчатые щеточки, По мере их роста возникает внутреннее давление, которое способно вызывать разрывы и выкрашивание поверхностного слоя камня, что особенно часто встречается в мягких и пористых породах известняка и песчаника.
Но не всякое изменение поверхности угрожает сохранности скульптуры или ухудшает ее декоративность. На некоторых карбонатных породах (мраморе, известняке) при определенных условиях может формироваться тончайшая защитная пленка, называемая естественной (или "благородной") патиной.
Естественная патина в отличие от "дикой", формируется в течение длительного времени и покрывает скульптуру тонкой, равномерно окрашенной минеральной пленкой, которая часто окрашена в теплые цвета. Естественная патина мрамора обычно не нарушает его светопроницаемость и даже усиливает его декоративную выразительность.
Механизм образования патины, в общих чертах, можно объяснить как процесс отложения кристаллизационной уплотняющей пленки, протекающий при химическом взаимодействии вещества камня - углекислого кальция с углекислым газом из воздуха, растворенным в сконденсировавшейся на скульптуре воде. Присутствие трехвалентного железа окрашивает пленку в теплый тон, а двухвалентное железо или медь - в холодный[40].
Наличие естественной патины обычно рассматривается как один из объективных признаков подлинности памятника.
Разрушению подвержена не только скульптура, находящаяся на открытом воздухе, но и предметы интерьера. Самыми распространенными причинами этого можно назвать следующие:
- старение материала;
- технологические просчеты в процессе изготовления скульптуры;
- неквалифицированные хранение, уход и реставрация.
Разрушение памятника ускоряют технологические ошибки при его изготовлении:
- нарушение устойчивости из-за смещения оси равновесия;
- применение корродирующих штырей и пиронов (штырь ребристого сечения);
- несоблюдение конструктивных требований, таких, как недостаточные монолитность и компактность несущих элементов скульптуры или слишком тонкая детализация вынесенных частей, не согласованных с прочностью примененной породы камня и т. д.
Показательный пример подобного просчета переломленные в области щиколоток ноги атлантов на фасаде Нового Эрмитажа в Санкт-Петербурге, которые не выдержали большой нагрузки, создаваемой массивными фигурами.
Рис. 50. Повреждение скульптуры птицами
Скульптура составляет специфическую нежную и привлекающую большое внимание группу памятников культуры. Физико-химические процессы разрушения скульптуры полностью идентичны тому, что происходит с постройками. Однако последствия этих процессов производят гораздо более сильное впечатление, потому что происходят на объектах, изначально предназначенных для формирования сильной эмоциональной и эстетической реакции.
На фото рис. 50 представлен пример такой поврежденной статуи, которая находится в историческом центре Венеции. Статуя привлекает птиц и результаты таких контактов весьма красноречивы. Защита статуй от голубей представляет собой масштабную проблему, серьезно волнующую ЮНЕСКО. Чистка и восстановление повреждений, по данным недавних исследований будут стоить каждому венецианскому налогоплательщику 275 евро в год. В рамках этой акции туристов, которые будут располагаться с едой, и разбрасывать мусор на площади Сан Марко и других исторических местах Венеции, будут штрафовать на 25 евро[41].
Рис. 51. Дом Демидовых в Санкт-Петербурге
Примечательный объект - здание на Большой Морской, 43 в Санкт-Петербурге - дом Демидовых. Оно украшено скульптурой из белого каррарского мрамора. В условиях большого города скульптуры заболели, как обычные люди. На фото хорошо видно, что отдельные участки тела покрыты темным налетом. Еще более впечатляющие разрушения видны на следующем фото (рис. 52) на мелких деталях скульптуры.
Рис. 52. Катастрофическое разрушение камня на руках статуи дома Демидовых
На рис. 52 видно, что руки статуи как будто больны чесоткой - поражены дерматитом. По одной из версий такой характер разрушения объясняется тем, что полировка мрамора, создающая на поверхности слой уплотненного материала, играет в данном случае неблагоприятную роль. Она задерживает под собой в теле статуи влагу, проникающую в пористую структуру мрамора. Благодаря повышенному содержанию в городском воздухе загрязняющих веществ, образующих с водой кислоты, под плотным слоем накапливается активный электролит, который разрушает мрамор.
Последствия видны - со временем плотный слой отделяется, и образуются повреждения, как на больной коже обычного человека.
Рис. 53. Повреждение гранитного цоколя дома Набокова
Это цоколь дома Набокова, который тоже находится на Большой
Морской в Санкт-Петербурге, отделанный гранитом.
Хорошо видно несколько типичных и примечательных повреждений отделки.
Прежде всего, хотя это и весьма удивительно, на цоколе отчетливо видны следы капиллярного подъема влаги по телу гранита, в результате чего образовались высолы. Причем верхняя граница высолов в данном случае находится на высоте более 50 сантиметров от уровня тротуара.
На высоте около 30 сантиметров просматривается горизонтальный след оторвавшегося внешнего слоя материала. Справа виден широкий скол довольно толстого куска облицовки из-за неудачно смонтированного крепления декоративной защитной решетки. Все эти повреждения можно смело связывать с неблагоприятным воздействием влаги, сочетающимся с рядом других вредных факторов, еще один из которых - соль - тоже хорошо виден на фото на тротуаре.
Нужно отметить, что для защиты от повреждения цоколь был окрашен, хотя это плохо читается на фото. Но такая мера не дала желаемых результатов.
Рис. 54. Естественные повреждения оконной рамы
Фото на рис. 54 демонстрирует участок рамы подвального этажа с сильно поврежденным слоем краски. В данном случае несомненная причина повреждения - также избыточное увлажнение. Ситуация эта совершенно типичная и развитие событий тоже всем известно - быстрое гниение и разрушение оконной рамы.
Рис. 55. Отрыв плиты облицовки
В климате Санкт-Петербурга проникновение влаги в массив камня, ее циклическое замерзание и оттаивание приводят к растрескиванию и отрыву кусков материала. В данном случае на рис. 55 хорошо видна начальная стадия отрыва довольно толстой плиты облицовки от массива стены.
Рис. 56. Распространение влаги по стене от локального источника
Родственная, но несколько иная картина разрушения видна на рис. 56. Отчетливо видны следы воздействия влаги - вспучивание и отслоение в отдельных местах штукатурки стены.
Примечательно, что граница зоны повреждений не горизонтальна.
Справа повреждения заканчиваются на сравнительно небольшой высоте, а слева их граница расположена выше роста человека.
Причина этого - стена соседнего здания, которая видна на фото. Из-за сравнительно сложного профиля примыкания отливы и окрытия на конструкциях были сделаны неудачно и не обеспечивают эффективный отвод воды от стены. В результате стена больше намокает слева, а направо вода тоже просачивается по телу стены, но в меньшей степени. Таким образом, формируется эта своеобразная картина повреждения, демонстрирующая распространение воды от локального источника по телу каменной стены.
Рис. 57. Разрушение из-за неудачного водоотвода
На рис. 57 изображена аналогичная ситуация. Здесь результаты повреждения более ярко выражены, а причины более легко читаются, так картина содержит больше говорящих деталей.
Рис. 58. Капиллярный подъем воды по облицовке
В условиях Санкт-Петербурга капиллярный подъем влаги по массиву камня от уровня земли и образование высолов на нем вполне обычное явление. На рис. 58 показаны высолы на облицовке здания природным известняком. Верхняя граница повреждения находится приблизительно на уровне один метр от земли.
В данном случае значительных механических повреждений облицовки не наблюдается, хотя ее возраст составляет более 25 лет. Вероятная причина - это участок находится под небольшим, но все-таки навесом, поэтому защищен от механического воздействия падающей воды.
Зато высолы здесь сочетаются со смолистым загрязнение камня, которое резко ухудшает декоративные свойства облицовки.
Рис. 59. Разрушение фасада во дворе исторического факультета Университета
Это фото весьма примечательно и демонстрирует несколько сочетающихся причин разрушения. Это двор исторического факультета Санкт-Петербургского государственного университета.
Прежде всего, неудачно установленные и давно не ремонтировавшиеся водотливы и окрытия не отводят потоки воды от стен здания, что приводит к переувлажнению штукатурки и неизбежному сильному и быстрому разрушению.
Другая причина - знаменитый "человеческий фактор". При монтаже и эксплуатации инженерных сетей игнорируется необходимость принимать меры по защите стен от повреждения, что провоцирует возникновение дополнительных повреждений и очагов разрушения.
Рис. 60. Разрушение мощения тротуара.
На рис. 60 изображено разрушение популярного сейчас мощения. Вероятно, не стоит долго и далеко искать причину сложившейся ситуации - был использован некачественный материал. Эта плитка около Академии художеств в Санкт-Петербурге простояла менее пяти лет.
Рис. 61. Повреждения на набережной Невы.
Конечно, разрушению подвергаются и такие "вечные" конструкции, как гранитные набережные Невы. Фото показывает, что дефекты или низкое качество подстилающих слоев тоже могу проявляться в деформации и разрушении внешней отделки или мощения, воспринимающего основную нагрузку от движения по дороге.
Рис. 62. Провоцирование повреждений остатками старых конструкций
На этом фото показан еще один вариант влияния "человеческого фактора". Хорошо известно, что дерево при намокании и высыхании сильно меняет свои размеры. Это свойство использовалось раньше для раскалывания каменных плит и при добыче природного камня. Однако в данном случае при ремонте набережной не были удалены остатки старых деревянных свай. Последствия этого довольно хорошо видны на фото: Гранитная облицовка сползает в реку (видно, что трещина увеличивается), а асфальт вблизи свай разрушается быстрее остального. Этой асфальтовой заплатке нет еще и года, а на ней уже пошли трещины. Для сравнения, остальное асфальтовое покрытие в данном месте не ремонтировалось уже лет десять.
Разрушение деревянных конструкций
Визуальное обследование - самый первый и наиболее широко применяемый способ обнаружения повреждений и разрушений в сооружениях. Данная книга предназначена для облегчения интерпретации полученных при этом данных и формирования наиболее обоснованных выводов о причинах выявленного события.
Выше было отмечено, повреждения могут наблюдаться в виде трещин, потери устойчивости сжатых элементов, пластических деформаций, коррозионных повреждений и т. п. опыт экспертизы повреждений был обобщен в Рекомендациях по оценке надёжности строительных конструкций ЦНИИПРОМЗДАНИЙ[42]. В них систематизирован и схематически описан ряд признаков разрушения деревянных конструкций. Но авторов интересовала в основном проблема определения остаточной живучести сооружения, поэтому рассматривались повреждения, приводящие к потере механической прочности конструкции.
Рис. 63. Образование трещин в растянутом стыке деревянных конструкций[43].
Рис. 64. Повреждения деревянных конструкций стропильной системы[44]
Деревянные конструкции рассматриваются в этой книге не только как утилитарные сооружения, но и как памятники истории и культуры. Это требует изменения системы критериев оценки повреждений, расширения перечня факторов, оказывающих неблагоприятное воздействие и соответствующей модификации защитных программ. В качестве основных описываемых объектов по-прежнему рассматриваются строения.
Важнейшим фактором становится сохранение исторической достоверности. Обслуживание и ремонт, а точнее реставрация подобного объекта требует применения специальных технологий, обсуждение которых выходит за рамки данной книги. Поэтому в текущей главе снова ограничимся констатацией фактов и фото фиксацией повреждений деревянных конструкций, чтобы облегчить их узнавание в полевых условиях обследования.
Рис. 65. Повреждение нижних венцов деревянного дома[45].
Деревянный дом до недавнего времени был самым распространенным типом постройки на территории России. Поэтому множество памятников культуры выполнено в дереве.
Опыт показывает, что при хорошем уходе деревянный дом может служить даже несколько сотен лет.
Рис. 66. Разрушение деревянных конструкций на чердаке дома[46]
Однако в большинстве случаев необходимый уход не обеспечивается и начинается естественный процесс разрушения - гниение древесины, результаты которого изображены на рис. 64. Подобные процессы развиваются как на открытом воздухе, так и в закрытом помещении.
На рис. 66 изображена типичная картина разрушения несущих конструкций крыши дома.
Дерево представляет собой довольно эластичный материала, поэтому повреждения, схематически показанные на рис. 63 и64, в ряде случаев не очень легко заметить, а с точки зрения обеспечения сохранности строения они далеко не всегда представляют большую опасность. Эластичность древесины существенно компенсирует образование и развитие трещин, поэтому трещиноватость материала в данном случае не представляет такой опасности, как в случае камня.
Для завершения картины хочется отметить, что дерево обладает свойством сильно деформироваться в процессе использования уже готового изделия.
Рис. 67. Разрыв фанеровки, вызванный деформацией доски основания
На рис. 67 изображен такой случай, когда после нескольких лет использования мебельная доска из-за сильного высыхания стала деформироваться, и создала настолько большое усилие, что разорвала поперек волокна наклеенную фанеровку.
Среди памятников культуры сильная деформация часто наблюдается на досках основания икон.
Перечисленные причины разрушения изделий из дерева относятся к естественным, природным факторам. Не упомянутыми в этой категории остались только биологические объекты, но они будут подробно рассматриваться в следующих главах.
Как и в случае с каменными строениями для деревянных конструкций, наибольшую опасность представляют сознательные действия человека, направленные на уничтожение избранного ими объекта. Разновидностью таких действий можно считать игнорирование необходимости выполнять работы по поддержанию сохранности строения.
Рис. 68. Пожар на Троицком соборе в Санкт-Петербурге[47]
В отличие от каменных деревянные постройки очень часто уничтожает пожар. Это известный исторический факт, который, к сожалению, повторяется и наше время.
Пожар на Троицком собореы Санкт-Петербурге в 2006 году уничтожил главный купол. В собор в это время проводилась реставрация.
Троицкий (Измайловский) собор построен в 1828-1835 г. архитектором - Василием Стасовым. До него на этом месте находился деревянный. Собор дважды реставрировался после Второй мировой войны - в 1952-1956 и 1966-1967 годах.
Собор святой Живоначальной Троицы лейб-гвардии
Измайловского полка (Троицкий собор), освящен 25 мая 1835 года и является украшением Санкт-Петербурга, уникальным военно-церковным ансамблем, памятником федерального значения, четвертой высотно-архитектурной доминантой города, он виден за 20 км и вмещает 3000 человек. Он был возведен как полковой собор для Измайловского полка. Это была крупнейшая стройка Санкт-Петербурга второй четверти XIX века[48].
Рис. 69. Пожар на историческом здании Технологического института[49]
На рис. 69 изображено еще одно примечательное и совсем свежее событие 31 мая 2013 года в Санкт-Петербурге в центральном здании Технологического института на углу Московского и Загородного проспектов произошёл крупный пожар. По мнению ГУ МЧС причиной пожара стали строительные работы в здании.
Всего за полтора часа площадь возгорания выросла с 400 до 2000 квадратных метров. Во время тушения обрушилась кровля здания на площади 600 квадратных метров.
Санкт-Петербургский технологический институт был основан Николаем Первым в 1828 году[50].
Совершенно выдающийся пожар изображен на рис. 70.
Рис. 70. Горит колесница богини Славы на арке Главного штаба[51]
В ночь на 1 января 2001 г. произошёл пожар на арке Главного штаба на Дворцовой площади Санкт-Петербурга. Горела конструкция, закрывавшей скульптурную композицию в ходе реставрационных работ. Конная группа, колесница и фигуры воинов не пострадали. А вот утраты статуи богини Славы составили около 80 % - сохранился только нижний край одеяния и нижняя часть ног[52]. Считается, что пожар начался из-за ракеты, которая залетела на крышу.
К сожалению, подобные события происходят по всему миру.
Рис. 70. Пожар на церемониальных воротах Намдэмун в Сеуле[53]
Пожар (рис. 70), происшедший в выходной день, уничтожил один из важнейших исторических памятников Южной Кореи церемониальные ворота Намдэмун в Сеуле. Reuters сообщает, что Ворота почти полностью уничтожены и сохранились только фрагменты фундамента. Полиция, ведущая расследование инцидента, подозревает, что пожар возник в результате поджога. Ворота Намдэмун были построены в 1398 году, когда Сеул стал столицей Кореи, и служили главным пропускным пунктом на въезде в город с юга. За время существования ворота несколько раз перестраивались. Последняя по времени масштабная реконструкция Намдэмун была проведена в 1961-1963 году, когда реставраторы ликвидировали последствия ущерба, нанесенного памятнику архитектуры во время японской интервенции 1909 года.
Основные выводы
Развитие процесса разрушения памятников культуры происходит в основном по двум сценариям:
Первый - разрушение происходит по инициативе человека и при его непосредственном участии. Отличительные черты - процесс идет весьма быстро, нередко начинается и заканчивается в течение нескольких дней. Разрушение производится, зачастую, до полного исчезновения следов памятника. Реставрация памятника оказывается невозможной.
Второй - разрушение происходит под влиянием естественных природных факторов. Отличительные черты - процесс развивается весьма медленно. Даже в условиях неблагоприятного климата его длительность может составлять несколько десятилетий, а на объектах, удаленных от населенных мест и находящихся в сухих регионах или в природных условиях со свойствами консервантов, он может растянуться на тысячелетия.
Практически в течение всего этого срока сохраняется возможность полной или частичной реставрации памятника.
Инициирование ускоренного разрушения памятника происходит вследствие ошибок, допущенных при его создании.
Разрушение памятников в значительной степени ускоряется из-за ухудшения экологической обстановки - загрязнения воздуха и воды агрессивными вредными веществами.
В процессе разрушения принимают участие не чистые отдельные вещества, а их смеси. Поэтому научное описание протекающих химических и физических процессов весьма затруднительно и его результаты не могут быть использованы для прогнозирования развития процесса разрушения. Как правило, оно привлекает внимание уже на поздних стадиях развития процесса.
Биологические факторы разрушения
Биологические разрушения камня и строительных растворов
В последние четверть 20 века особое внимание привлекли повреждения неорганических строительных материалов и растворов различными микроорганизмами и другими биологическими объектами вплоть до высших деревьев и кустарников. Необходимо подчеркнуть принципиальное различие между механизмами разрушения древесины, которая является продуктом питания разрушителя, и повреждениями неорганических материалов меняющих свою структуру, которые под влиянием разрушающих организмов, образуя включения кристаллов других солей, имеющих существенно отличающиеся размеры и часто большую прочность, что вызывает образование волосяных и более крупных трещин. Эти трещины в свою очередь вызывают соответствующие изменения прочностных свойств пораженных материалов и способно ускорить образование разрушительных деформаций, приводящих к гибели деталей или всего объекта. Анализ мировой статистики возникающих поражений различных объектов, связанных с деструкцией отдельных объектов, позволяет сделать один очень серьезный вывод: разрушения происходят независимо от местонахождения памятника истории и культуры, а причиной разрушения последнего, как правило, являются нарушения правил эксплуатации объектов, вызывающие их разрушение, в том числе ускоренное развитие повреждений камня, вызванных ветровой эрозией, а также активирующих другие механизмы разрушения.
Большую роль в биологическом разрушении камня играет вода. Она может не только стимулировать разрушения по традиционному циклу (без участия микроорганизмов), так и стимулировать биологическое поражение при наличии питания для микроорганизмов.
Из вышеизложенного следует, что перед началом работ по реставрации памятников истории и культуры, выполненных в камне, необходимо провести комплексную экспертизу каменного убранства объекта, обращая особое внимание на влажные пятна и места, которые могут быть местами существующей или потенциальной биодеструкции камня.
В случае обнаружения отчетливой кислотной или щелочной реакции этой влаги необходимо провести нейтрализацию влажной среды по полной программе и провести промывку до достижения нейтральной реакции промывной воды, сливаемой в канализацию. Промывку вести, применяя передвижные аппараты высокого давления, предназначенные для мытья стен или стационарных предметов, имеющих канализационные системы для отвода.
Образцы отчетных документов по экспертизе представлены в приложении.
Вопрос о реставрации штукатурки, как материала достаточно близкого к осадочным породам (известнякам), рассмотрен в отдельном разделе.
Поражения штукатурки и каменных конструкций
Штукатурка и каменные конструкции поражаются продуктами жизнедеятельности плесневых грибов, вырастающих в увлажненных местах конструкций, выполненных из камня (наиболее подвержен разложению и изменению цвета известняк, наименее - граниты и другие облицовочные камни, относимые к прочным и среднепрочным породам отделочных камней).
Пятна, появляющиеся на штукатурке и современных отделочных материалах, как правило, вызываются избыточной влажностью конструкций. Для определения поражения достаточно проверить уровень влажности конструкций влагомером. При работе с влагомером пользоваться инструкцией о калибровки влагомера ежедневно.
По сравнению с деревянными материалами показатели особо опасной влажности камня не превышают 5 % и исключают использование традиционных антисептиков, т. к. все они приводят к изменению внешнего вида камня.
Современные антисептики типа РОСИМА и МЕТАТИН впитываются в микропоры камня, не нарушая его внешнего вида и позволяющего провести необходимые консервационные работы с камнем. Производство работ по консервации камня с применением указанных препаратов требует только подсушки камня по мере возможности и нанесение препаратов согласно прилагаемым технологиям или заказать разработку технологии авторам этих препаратов.
Каменные конструкции в Санкт-Петербурге и Ленинградской области разрушают бактерии и некоторые виды растений, способные аналогично грибам выделять продукты жизнедеятельности, разлагающие строительные материалы и отделочные камни. При работе с естественным камнем и некоторыми видами искусственных необходимо проверять пористость рабочих образцов.
Из основополагающих работ по биологическому разрушению известно, что при температуре воздуха ниже плюс пяти градусов развитие микроорганизмов не возможно.
Шаблон описания результатов экспертизы штукатурок
В качестве шаблона описания результатов экспертизы штукатурок и стратиграфии окраски представлены данные по известному памятнику истории и культуры - Чесменскому дворцу в Санкт-Петербурге.
1. Экспертиза штукатурок флигелей
Чесменский дворец состоит из трех флигелей и главного здания дворца.
Флигели строились в два приема и были завершены в1931 году. Стены флигелей сложены на известково-песчаном растворе в соотношении 1:3, нижний этаж оштукатурен известково-песчаным раствором и покрыт известковой краской бело-серого цвета.
Надстроенные этажи сложены на том же растворе, но оштукатурены цементно-песчаной штукатуркой, не удаляя известково-песчаную штукатурку и предметы штукатурного декора.
Культурный уровень почвы более чем на 1метр превысил уровень глиняного замка и горизонтальной гидроизоляции.
Совокупность указанных причин привела к аварийному переувлажнению штукатурного слоя на первом этаже (влажность 10 % и более), что вызвало деструктивное разрушение двойного штукатурного слоя. На настоящий период утраты превышают 60 % площади штукатурного слоя.
Окрасочный слой двухслойный первый ориентировочно (F318) по NCS второй Y405.по NCS
Окрасочные слои в неудовлетворительном состоянии наблюдаются:
- шелушение по гидролитическому или кислотному механизмам;
- многочисленные (до 50 % площади флигелей колонии биологических поражений);
- следы попыток пользователя подготовиться к ремонту.
При смене рам во всех флигелях не восстановлен штукатурный слой на откосах со стороны улицы.
2. Экспертиза штукатурок Главного корпуса
Причины нарушения целостности штукатурного слоя в целом аналогичны этим же явлениям на флигелях. С окрасочным слоем ситуация сложнее. При подготовке к 300-летию города здание было окрашено синтетической краской по неснятой краске неустановленного происхождения, а в 2008 году с целью ликвидации "граффити" на стенах учебного корпуса была произведена окраска фасадов, выходящих на улицу Гастелло, смесью синтетических красок светло-бежевого цвета. За время существования здания оно неоднократно подвергалось ремонту и замене штукатурных слоев. Как следует из результатов расчисток рустованной части здания, количество предварительных окрасок колеблется от 6 до 10.
Таким образом, экспертиза штукатурки отдельных корпусов Чесменского дворца показала, что наблюдающееся ее разрушение обусловлено комплексом причин - сочетанием неблагоприятных природных факторов (повышенной влажности) и неграмотных ремонтных работ, а также игнорированием необходимости соблюдать известные правила технической эксплуатации постройки, обеспечивающие стандартные условия для сохранения здания.
Влияние погодных факторов на активность биопоражений
Наблюдениями за развитием микологических и энтомологических поражений на памятниках истории и культуры удалось четко выявить два периода: первый - осенне-зимний, когда температура окружающего воздуха менее +3° и второй - весенне-летний, когда температура окружающего воздуха выше ранее указанной температуры. Установить четкие временные границы не представляется возможным, т. к. переход температуры окружающего воздуха происходит достаточно быстро, а латентный период жизнедеятельности микроорганизмов может меняться в зависимости от интенсивности прогрева конструкций, пораженных обнаруженными микроорганизмами. Для уверенного контроля этого процесса необходима непрерывная запись численных данных о погоде и влажности, а также регулярная систематическая фиксация поведения конструкций в зависимости от температуры окружающего воздуха и тепловой инерции конкретного материала. Только при этом появится возможность строго учитывать влияние температуры объекта и окружающего воздуха на развитие патогенной микофлоры на объекте.
Рис. 71. Домовой грибок на древесине[54]
http://www.sibwindows.ru/protection-wood/drevesina-gribokplesen-nasekomye-zhuki.html
Кроме переходов погоды в смену сезонов большое влияние может оказать серьезная засуха. При падении влажности окружающего воздуха ниже 40 % наблюдается сухость конструкций и доступной микроорганизмам влаги явно недостаточно для их нормальной жизнедеятельности, при этом необходимо учитывать, что повышенная сухость конструкций способствует переходу микроорганизмов в состояние летаргического сна.
Периоды активности микроорганизмов варьируются год от года.
Наблюдаемая поздней осенью 2013 года длительная влажная и достаточно теплая погода отсрочила наступление периода зимней неактивности патогенных дереворазрушающих микроорганизмов и требует при расчете активности последних обязательно учитывать этот период как оптимальный для развития всех видов разрушающих организмов.
Кроме погодных факторов, влияющих на влажность конструкций деревянных зданий и сооружений, в последнее время неожиданно для многих специалистов различного направлений на состояние подземных конструкций и непроветриваемых деревянных и металлических конструкций стали оказывать конденсаты активного испарения воды из грунта, имеющие возможность конденсироваться на незащищенных от испарений конструкциях. Далее будет представлен краткий обзор появления конденсатов.
Проведенные независимыми специалистами проверки появления конденсатов в различных районах области показали, что с квадратного метра грунта может быть собрано до 1,5 литра воды. Химический анализ кроме определения pH не проводили.
Определение кислотности показало, что из грунтов идет практически не опасная вода с нейтральной реакцией. Наблюдение за широким спектром увлажненных конструкций зафиксировали коррозию стальных конструкций, микологические поражения деревянных конструкций и повреждения конструкций из известняка и бетона.
В плане защиты от этого нового явления можно рекомендовать только одно: систематическое проветривание конструкций там, где есть техническая возможность и защита щитами от проникновения снега в проветриваемое пространство в зимний период.
Рис. 72.Грибок гнили в подвале деревянного дома[55]
Выделение всеми видами патогенной микофлоры воды служит дополнительным свидетельством того, что все обнаруженные плесневые и дереворазрушающие грибы находятся в активном состоянии, т. е. непрерывно размножаются и выделяются на новые территории на внутренних помещениях объекта. Визуально определены колонии грибов: родов asperjillius, penicillium, сladosporium, fusarium и другие плесневые патогенные грибы средней степени опасности для находящемся в обследуемом здании. Дереворазрушающие грибы не были обнаружены, т. к. в силу конструктивных особенностей объекта они могли развиваться только на холодном чердаке, а из основополагающих работ по биологическому разрушению известно, что при температуре воздуха ниже плюс пяти градусов развитие микроорганизмов не возможно.
Конденсат воды и его влияние на стойкость деревянных конструкций
Важную роль в увлажнении строительных конструкций играет образование конденсата. Он осаждается на поверхности материала из водяного пара, который содержится в атмосферном воздухе. Особенно заметен этот процесс, когда температура конструкции ниже, чем температура воздуха. Но фактически конденсирование влаги протекает постоянно и обусловлено специфическим свойством поверхности сорбировать ее за счет физических и химических процессов.
В данном случае речь идет только о поступлении влаги из грунтовых вод. Они непрерывно испаряются в атмосферный воздух, переносятся им и осаждаются на строительных конструкция, которые обычно оказываются более сухими. Особенно интенсивно этот процесс идет на первых этажах и в подвалах зданий и сооружений. Образующийся каплевидный осадок является первой стадией увлажнения металлических и деревянных конструкций и штукатурок фундаментов.
Проведенные коллективом, в который входит автор, опытные проверки на песчаных грунтах Карельского перешейка показали, что за ночь в августе текущего года (2013) на куске полиэтилена, уложенного на грунт, cо стороны грунта образовалось около 1,5 литра конденсата (воды). При этом следует отметить, что осадков в виде дождей в предшествующую неделю не наблюдалось. Интересен тот факт, что специалисты сельскохозяйственного института, расположенного в Царском Селе, проводившие аналогичные работы более 20 лет на обширных территориях Ленинградской области и других территориях России, получили закономерности испарения влаги в пределах 0,75-1,5 литра в сутки в зависимости от состава грунтов. При переходе к зимним условиям наблюдается сокращение этих показателей до 0,1 литра в сутки. Проведенные проверки показали, что способность к поглощению воды с последующим ее испарением мало зависит от климатических условий и примерно одинакова в районах области, обладающих более-менее схожими грунтами. Анализируя результаты работ сельскохозяйственного института и других исследователей, можно сделать вывод: основная опасность развития биологических поражений нижних частей деревянных строений, не подверженных систематическому проветриванию, велика и является основной причиной микологического разрушения деревянных конструкций первых этажей зданий и сооружений различного назначения, в частности предметов дачного строения. Одновременно подвергаются коррозии металлические конструкции, плохо защищенные от образования конденсационного увлажнения.
Анализ существующих на данный период средств и методов защиты от гниения не модифицированных деревянных конструкций показывает, что единственным реальным способом защиты конструкций от избыточного увлажнения и создания оптимальных условий для развития патогенной микофлоры являются конструкции фундаментов и нижних частей зданий и сооружений, обеспечивающие систематическое проветривание зданий в весенне-летний период. В зимний период можно рекомендовать установку съёмных ограждений, исключающих попадание больших количеств снега под стены зданий и сооружений или при наличии подвалов, то в последние.
Разрушение древесины в памятниках истории и культуры
Известно несколько механизмов разрушения древесины. Одним из самых опасных для памятников истории и культуры является разрушение древесины под воздействием животных паразитов, которые разрушают ее механически просверливая и поедая образовавшийся стружки или опили.
Отдельную группу растительных паразитов образуют грибы и бактерии.
При благоприятных для роста условиях грибы распространяются по древесине в результате роста гиф. Обращаю внимание читателей, что гифы невидимы человеческим глазом. Самый простой путь для распространения гиф - люмены паренхимных и сосудистых клеток. Проникновение гиф происходит через поры или клеточные стенки. Гифы некоторых видов грибов способны также расти в сложных срединных пластинках или во вторичной стенке древесины. Длина гифов, находящихся в благоприятных условиях, может достигать 0,5 метра. Гифы выделяют ферменты, которые разлагают компоненты клеточных стенок древесины.
Микологические микроорганизмы, часто называемые грибами-паразитами, подразделяются на четыре группы:
- бурая гниль;
- белая гниль;
- мягкая гниль;
- грибы синевы.
БАКТЕРИИ разрушают древесину ограниченно, т. к. они в силу своей природы не способны передвигаться в древесине и могут разрушать полисахариды и лигнин в незначительной степени, ослабляя в местах увлажнения поверхностные слои.
Основным условием, способствующим активному разрушению древесины по биологическим вариантам, является увлажнение древесины до значительных показателей - выше транспортной влажности (22 % и более).
Отдельную группу вредителей древесины представляют собой насекомые-древоточцы, способные разрушать ослабленную длительным хранением древесину в неудовлетворительных условиях. Этим организмам посвящен самостоятельный раздел.
Микологические поражения древесины
Определяющим условием развития микологического поражения дереворазрушающими организмами является влажность древесины: - при влажности до 18 % и наличии дереворазрушающих организмов в воздухе первичное поражение не развивается даже при отсутствии обработки антисептиками или комплексными препаратами, обладающими био-огнезащитными свойствами; Окраска древесины специальными красками не производятся, т. е. она не нужна, т. к. отсутствие увлажнения гарантирует биостойкость конструкций; - при влажности 18-22 % и наличии инфекции (первичного заражения) древесины конструкций дереворазрушающими грибами начинаются процессы разрушения древесины, однако если влажность древесного материала не поднимется выше 24 % эти процессы остаются в стадии вялотекущих или затихают и ждут поступления новой порции влаги для стимуляции процесса.
Рекомендуется использовать традиционные антисептики, комплексные био-огнезащитые препараты и конструктивные методы защиты деревянных конструкций от дополнительного увлажнения; - при влажности 22-55 % происходит активное разрушение деревянных конструкций микологическими разрушителями. При обнаружении развития микологического поражения до стадии активного разрушения древесины необходимо немедленно определить виды дереворазрушающих грибов и стадию их жизнедеятельности. Одновременно следует определить источник увлажнения и удалить его из тела конструкции. Разработать конструктивный вариант срочного ремонта пораженных конструкций и приступить к ремонту. В специальной литературе о грибах описаны опыты по определению максимально возможной скорости деструкции древесины. Они показывают, что длительность этого процесса зависит от большого количества трудно учитываемых факторов и изменяется в зависимости от условий опыта от 25 суток до нескольких месяцев. Контрольные опыты тоже дают результаты с большим разбросом, в частности, вследствие невозможности определить в полевых условиях на объекте состав грунтов, на которых выросло дерево, из которого был получен материал для контрольного опыта. При проведении протезирования поврежденных конструкций обязательно применение обработки комплексными био-огнезащитными препаратами или обработки конструкций различными препаратами аналогичного назначения. Обязательно использование различных методов конструктивной защиты от возможного дополнительного увлажнения и обеспечивающих сушку объекта; - влажность древесины 55 % и выше, т. е. древесина находится в воде или в сильно увлажненной почве, где исключается доступ кислорода к лесоматериалам. В случае попадания воздуха к древесине, использованной в качестве свай или лежней, этот норматив является определяющим при проведении обследований, т. к. травмирование объекта запрещено РНиП и решениями Венецианской хартии.
Из многочисленных грибов, вызывающих разрушения растущей древесины, наиболее часто встречаются следующие: гниль дуба пестрая, гниль дуба полосатая, гниль ели пестрая, гниль лиственницы бурая, гниль лиственных пород полосатая, гниль сосны бурая и трещиноватая, гниль сосны красная[56]. Гниль дуба пестрая развивается в ядровой части и проникает по стволу на длину от 6 до 12 м. Гниль дуба полосатая поселяется в ядровой и в заболонной части древесины и уходит вдоль ствола на длину от 3 до 5 м. Гниль сосны бурая распространяется по стволу от корня вверх на высоту 1,0-1,5 м, гниль сосны красная расселяется по всему стволу.
Все названные гнили в зависимости понижают качество древесины до полной утраты ее технических свойств.
На срубленном дереве гниль развивается сравнительно медленно, вызывая в начальной стадии развития изменение окраски древесины. Как только дерево подсохнет, грибы погибают. Эту группу образуют биржевые грибы, плесени, цветные окраски и синева.
Рис. 73. Дерево, пораженное гнилью[57]
Грибы, поражающие растущее и срубленное дерево, обычно начинают разрушительную деятельность на живом дереве, и продолжает ее на мертвой древесине. Эти грибы разрушают древесину быстрее, чем описанные выше, причем по мере развития гриба вначале изменяется окраска древесины, затем она становится более рыхлой и распадается, образуя щели, в которых развиваются пленки грибницы. В конечной стадии разрушения обычно древесина расщепляется и легко растирается пальцами.
Зараженное этими грибами дерево продолжает разрушаться и в конструкциях, особенно в сырых местах. К этой группе грибов относятся гниль дуба белая, бурая, призматическая, гниль лиственных пород белая и мраморная, гниль хвойных и лиственных пород белая, заболонная и др.
Грибы, имеющие общее название домовых грибов, развиваются преимущественно на мертвой древесине. Это наиболее опасные грибы. При благоприятных условиях оптимальные условия влажности и температуры - они могут разрушить древесину в течение нескольких месяцев.
Домовые грибы размножаются спорами, которые чаще всего состоят из одной клетки. Прорастание гриба возможно при температуре от 0 до 45 °C и при наличии капельножидкой воды (влажность древесины 25-35 %).
При прорастании споры из нее вытягивается ростковая трубочка, которая по мере роста превращается в гифу (грибная нить). Образовавшиеся нити начинают разветвляться и образуют сплетения грибных нитей, которые называются грибницами, или мицелиями. Гифы, соприкасаясь с тканью древесины, выделяют фермент, который гидролизует клетчатку древесины, переводя ее в глюкозу, идущую для питания гриба.
Рис. 74. Бурая гниль[58].
1. БУРАЯ ГНИЛЬ - грибы, принадлежащие к подотделу базидиальных грибов (basidiomycetes), разрушающих главным образом полисахариды древесины. Однако они также изменяют и деструктируют лигнин. Древесина становится бурой и ломкой. После короткого периода инкубации (опыт исследований биологических поражений различных конструкций показывает, что инкубационный период длится от 1 до 2,5 недель) происходит резкое понижение механической прочности древесины и изменение ее внешнего вида - появление окрашенных пятен, как свидетелей химического поражения древесины. По российским стандартам различают 5 ступеней биологической деградации древесины под действием грибов бурой гнили.
Рис. 75.Белая гниль поражает не только древесину, но и пластик[59]
2. БЕЛАЯ ГНИЛЬ - грибы также принадлежат к базидиальным грибам, разрушающим главным образом лигнин, но также и полисахариды. Древесина становится белой и мягкой. Большинство грибов белой гнили предпочитает древесину лиственных пород, в том числе ценные породы древесины. Поражения белой гнилью часто наблюдаются как комбинированные и приводят к резкому снижению прочности, сопровождаемому увеличением способности к набуханию. Общим свойством, характерным для грибов базидиальной гнили, является биологическое разложение древесины с образованием конечных продуктов гниения (углекислого газа и воды), что позволяет использовать методы аппаратурного контроля увлажнения древесины уже на начальных стадиях процесса.
Рис. 76.Мягкая гниль[60]
3. МЯГКАЯ ГНИЛЬ - группа дереворазрушающих грибов, принадлежащих к сумчатым (аscomycetes) и несовершенным (Fungi imperfeti) грибам способным разрушать полисахариды и лигнин. Скорость деструкции древесины зависит от вида гриба. Мягкая гниль встречается в древесине хвойных и лиственных пород. Она вызывает понижение прочностных свойств.
Рис. 77. Грибы синевы[61]
http://www.lesprominform.ru/jarchive/articles/itemshow/588
4. ГРИБЫ СИНЕВЫ - грибы, которые живут за счет остаточных белков в древесине хвойных пород. Они относятся к сумчатым или несовершенным грибам, т. к. способны в ограниченной степени разрушать полисахариды. Основное вредное воздействие на древесину - появление синей или черной окраски, обусловленной отложениями в гифах.
Кроме вышеперечисленных основных групп грибов в древесине развиваются и другие грибы, например плесневые, которые не окрашивают или очень слабо окрашивают древесину и вызывают незначительные потери массы.
Рис. 78.Настоящий домовой гриб[62].
Сильнейший разрушитель древесины - настоящий домовой гриб. Встречается в стенах, в полах, перегородках, редко - на чердаках. При благоприятных условиях гриб за 6-10 месяцев может разрушить крупные элементы и целые конструкции. Древесина, сгнившая от настоящего домового гриба, имеет бурый цвет, крупные продольные трещины.
Рис. 79 Белый домовой гриб[63]
Белый домовой гриб называют белым пожаром. Он поселяется на древесине в подвалах, погребах, иногда в междуэтажных перекрытиях.
Рис. 80 Пленчатый домовой гриб[64]
Пленчатый домовой гриб может очень быстро, в течение нескольких месяцев распространиться внутри деревянных перекрытий, сильно разрушая древесину, вызывая неожиданные обвалы. С увеличением влажность агрессивность гриба растет.
Кроме основных дереворазрушающих грибов существуют еще 4 группы так называемых грибов-паразитов, они реже встречаются на конструкциях объектов реставрации и отличаются более короткими объектами инкубации и снижением прочностных свойств древесины. К этим группам относятся:
- базидиомицеты, основным признаком поражения которыми является изменение цвета древесины до бурого, большая ломкость древесины, меры борьбы те же, что для древесины влажностью 1824 %;
- грибы белой гнили по видимым приметам поражений легко определяется, т. к. они соответствуют названию грибов. Меры борьбы инструментальные (удаление пораженных мест), применение средств химической консервации до удаления пораженных мест нецелесообразно;
- грибы мягкой гнили отличаются целевым понижением прочностным свойств, определяются с помощью контрольного инструмента. Меры борьбы с поражением инструментальные, применение средств химической консервации до удаления пораженных мест нецелесообразно. Возможно применение метода перевода композиции в композиционное состояние, но осуществление этого решения требует разработки конкретной композиции исходя из свойств применяемого связующего и степени разрушения древесины.
- грибы синевы и плесневые грибы легко опознаются на конструкциях по изменению цвета и являются грибами, создающими условия для других классов микроорганизмов. Применение консервационных средств для борьбы с возможностью микологического поражения и последующего энтомологического возможно только после механической расчистки пораженных конструкций.
Энтомология в реставрации
Необходимо остановиться на сути понятия энтомология, его дальнейшем развитии, правильности применения в современных условиях при оценке реставрационных процессов. Научный термин "энтомология" впервые введен П.П.СеменовымТяньшанским при исследовании членистоногих насекомых, обнаруженных им во время одной из экспедиций в пустыне Гоби в середине ХIХ века. Современное состояние науки о насекомых (начало ХХI века) позволяет сделать два вывода:
1) необходимо проводить разделение выявленных вредителей по многим чисто индивидуальным признакам каждой особи;
2) в многочисленном населении планеты насекомыми - разрушителями окружающей среды дереворазрушающие составляют менее 2 % и образуют малочисленную группу с весьма узкой базы питания - древесина и продукты ее переработки или транспортировки.
Реставраторов, как правило, интересуют повреждения, наносимые дереворазрушающими жуками экспонатам, ранее пораженным микологическими организмами или повреждения лесоматериалов на складах или при транспортировке от места первичной заготовки к месту будущей переработки. Одним из наиболее неприятных для реставраторов дефектов ценных пород древесины является невыполнение окорки, заготовленного на лесосеке материала. В этом случае древесина попадает на нижние склады заготовительных предприятий, откуда часто транспортируется с дальнего востока до западных границ России с расположением под корой типично дальневосточных вредителей, не повреждающих здоровую древесину, но часто питаются лубом, что приводит к признанию лесоматериалов пораженными и отказам от их переработки.
Рис. 81. Жук-короед[65]
Повреждения музейных экспонатов дереворазрушающими насекомыми так же, как правило, связано с поражениями микологическими организмами, приводящими к потере последней природных защитных свойств или не проведение защитных обработок по графику объекта.
Рис. 82.Домовой точильщик[66]
Жук - домовой точильщик - разновидность мебельного точильщика. Он поражает, в основном, влажную древесину. Как правило, встречается в несущих конструкциях крыш, на чердаках, предпочитает хвойную древесину. Излюбленные места - концы балок, которые периодически становятся влажными от протекающей воды, в кухне, под окнами и прочих влажных углах. В свежей древесине не обитает.
Рис. 83. Черный домовой усач[67]
Черный домовый усач или дровосек имеет размеры от 7 до 21 мм, окрас тела - черный.
Среди древесины дровосек отдает предпочтение хвойным породам деревьев, обычно его интересует сухое прочное дерево деревянных построек, простоявших уже 10 - 15-лет, деревянные столбы, в период активного размножения жук перебирается на мебель
Рис. 88.Долгоносик-трухляк[68]
Долгоносик-трухляк имеет темно-коричневую окраску и тельце, покрытое сверху волосками, и длину около 3 мм. Жучки поселяются во влажной древесине, предпочитая хвойные породы деревьев - в ваннах, кухнях, деревянных межэтажных перекрытиях, в полах.
Долгоносики разрушают древесину до стадии трухи, где уже практически невозможно найти отдельные ходы.
Рис. 89.Жук-мебельный точильщик[69]
Жук мебельный точильщик является наиболее разрушительным вредителем сухой древесины. Эти насекомые могут повреждать как лиственные породы - дуб, клен и ясень, так и хвойные породы - сосну, пихту и ель. Они способны заражать относительно сухую древесину неоднократно в течение многих лет.
Второй причиной попадания дереворазрушающих насекомых на территорию музейных объектов является отсутствие кадров, знающих древесину и понимающих, что категорически нельзя принимать неокоренные лесоматериалы и размещать их на территории музейных комплексов.
Консервационные, точнее защитные обработки должны проводиться по индивидуальному для каждого объекта графику с обязательным составлением отчетных документов, подлежащих хранению до проведения плановых или внеочередных проверок, связанных с появлением насекомых в хранилище объекта или при осмотре объектов деревянного зодчества.
Бактериальные поражения конструкций и предметов ДПИ
Исследования показали, что разрушение древесины могут совершать также некоторые бактерии.
Эта группа микроорганизмов отличается ярко выраженными индивидуальными особенностями:
- бактерии не могут передвигаться по древесине за исключением случаев, когда она полностью затоплена, поэтому бактериальные поражения локальны;
- размножение бактерий происходит путем их деления.
Дереворазрушающие бактерии, как отдельный часто встречаются в природе вид и имеют стойкую тенденцию создавать колонии в паренхимных клетках, используя растительные белки в качестве источника питания, а так же в камерах, где они сами растворяют поровые мембраны. Бактерии аналогично могут разрушать клеточные стенки, так как они способны разрушать полисахариды и лигнин, хотя в ограниченной степени.
Из большого круга различных видов бактерий (общая численность превышает 100000 штук самых различных видов) особый интерес для строителей и реставраторов представляют кислотообразующие бактерии. Эти бактерии выделяют в процессе своей жизнедеятельности очень большой список кислот, за исключением галогенсодержащих. Образовавшиеся кислоты реагируют с неорганическими строительными материалами с образованием солей, изменяющих свойства базовых объектов и способствующих их дальнейшему разрушению.
Кроме традиционных средств борьбы (широкого списка антисептиков избирательно работающих только по бактериям) в последнее время появились новые препараты метатинового ряда, отличающиеся тем, что готовые препараты кроме чисто антисептических свойств обладают свойствами гидрофобизаторов.
Колонии бактерий легко смываются препаратами высокого давления, предназначенными для мытья больших поверхностей стен. Из опыта применения можно сделать вывод о достаточной скорости удаления бактерий и возможности применения метода раз в два или три года. Проведение фумигаций требует создания специальных условий, оговоренных в инструкциях к препаратам. Комплексная фумигация зданий и сооружений возможна только избирательными препаратами и требует разработки методики каждого для конкретного объекта.
Приложения
Приложение 1
СТРУКТУРА НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ ПО МИКОЛОГИЧЕСКОМУ ОБСЛЕДОВАНИЮ ОБЪЕКТА
ВСТУПЛЕНИЕ
Научно-технологический отчет по комплексному микологическому обследованию фасада объекта и кровли содержит все разделы посвященные, исторической справке и основным конструкциям здания, которые он должен содержать и пояснение, почему в качестве объекта выбран Чесменский дворец. Известно, что Чесменский дворец - объект культурного наследия с очень сложной историей строительства (перестройки в основных корпусах продолжались со второй половины ХIХ века до 30-х годов ХХ века по историческим чертежам) и последующей историей существования дворца. Как эти процессы затронули теперешнее состояние внешних и внутренних конструкций дворца и что надо предложить учебному заведению, которое в настоящее время является арендатором дворца, для приведения его в порядок и дальнейшего поддержания его в хорошем техническом состоянии долгое время. При условии правильной постановке задач по конкретным конструкциям возможные наиболее рациональные пути решения поставленных задач должны найти ответ в представленном отчете.
Далее представляются образцы выполнения комплексных отчетов для внутренних помещений и по зданию.
Пример оформления комплексного по обследованию объекта
Объект: Градская школа в г. Кронштадте. Внутренние помещения
Краткий отчет, рекомендуется представлять для небольших внутренних помещений. В документе обязательно нужно указывать дату фото фиксации и температурные условия в помещении.
Приложение 2
Для подготовки примера построения комплексного отчета по обследованию биологического поражения здания в целом использованы рабочие материалы, реального обследования Чесменского дворца в Санкт-Петербурге, выполненного при участии М.Э. Крогиуса, предоставленные им для подготовки настоящей книги.
Комплексный отчет по зданию
(показательные фрагменты изложения результатов)
Общая характеристика рассматриваемой задачи
Обследования Чесменского дворца проводились в период с 16 сентября 2009 г. по 19 октября 2009 г. при этом учитывались требования:
1. СРП-2007 "Свод реставрационных правил. Рекомендации по проведению научно-исследовательских, изыскательских, проектных и производственных работ, направленных на сохранение объектов культурного наследия (памятников истории и культуры) народов Российской Федерации. Общие положения.".
2. РВСН 20-01-2006 (ТСН 20-303-2006) - "Защита строительных конструкций, зданий и сооружений от агрессивных химических и биологических воздействий окружающей среды", которые были согласованы для применения на памятниках архитектуры (письмо КГИОП правительства Санкт-Петербурга от 03.11.2005 No 2-8058-1)
Рис. 90 Чесменский дворец в Санкт-Петербурге[70]
3. ММР2.2.07-98
"Методика проведения обследований зданий и сооружений при их реконструкции и перепланировке".
Микробио логическое обследование древесины стропильной системы, микробиологическое исследование проб, отобранных с фасада, и петрографическое исследование строительных материалов фасада здания, расположенного по адресу: Санкт-Петербург, ул. Гастелло, д. 15 (Чесменский дворец) проводилось с целью определения их технического состояния, разработки рекомендаций по ликвидации последствий биоповреждения материалов, определения состава штукатурок и определения типов природных камней.
При обследовании проводились визуальное и инструментальное обследования, отбор проб и их лабораторное исследование.
Объем выполненных работ представлен в таблице
Таблица 1. Статистика отбора проб на объекте
В процессе работы была проведена картографическая фиксация точек отбора проб.
В процессе выполнения обследования решались следующие задачи:
- визуальное обследование фасада Чесменского дворца;
- отбор проб поврежденных материалов (микробиологических проб: 16 шт. штукатурки и камня, 3 пробы древесины; пробы штукатурок и камня для микроскопического и петрографического анализа 22 шт.);
- определение степени биоповреждения материалов;
- выявление причин биоповреждения строительных материалов;
- лабораторный микологический анализ проб;
- выявление основных видов биодеструкторов в пробах;
- оценка степени агрессивности биодеструкторов (в отношении строительных и отделочных материалов);
- подбор оптимальных биоцидных (защитных) составов для ликвидации очагов биопоражения и определение оптимальных параметров обработки;
- петрографическое исследование проб штукатурок и камня; - фото фиксация точек отбора проб.
Микробиологические исследования проб с фасада здания
Материал и методы работы
В ходе обследований осуществлялось детальное описание форм разрушения строительных материалов в соответствии с общепринятой международной методикой (Fitzner et al., 1995), а также определялись места для отбора микологических проб. При этом производили фото документирование обследованных участков в соответствии с требованиями РВСН 20-01-2006 (ТСН 20-303-2006). В зонах наиболее интенсивной деструкции материалов и формирования биологических налетов и пленок осуществляли отбор биологических проб. Всего в ходе обследований отобрано 16 микологических проб - фрагменты поврежденного штукатурного и красочного слоев, кирпича и раствора, а также Путиловского известняка.
Микологический анализ образцов проводился на лабораторной базе Санкт-Петербургского государственного университета в соответствии с требованиями РВСН 20-01-2006 (ТСН 20-303-2006). Для первичной изоляции, поддержания в культуре и идентификации микромицетов использовались следующие питательные среды: Чапека-Докса, картофельноглюкозный агар (КГА), агар Сабуро и Сусло-агар (Приложение1.2.). Для выделения грибов в культуру из образцов поврежденных материалов осуществлялся рассев мелких фрагментов поврежденных материалов на поверхность питательных сред.
Получаемые культуры инкубировали в термостате в течение 2-3 недель при температуре 25 °C до получения спороношения, после чего осуществляли идентификацию микромицетов с использованием световой микроскопии. В ходе идентификации изготовлено более 100 препаратов. Идентификация микромицетов проводилась с использованием отечественных и зарубежных определителей (Литвинов, 1967; Barnett, 1967; Barron, 1968; Пидопличко, Милько, 1971; Ellis, 1971, 1976; Пидопличко, 1972; Левкина, 1974; von Arx, 1974; Билай, 1977; Кириленко, 1977, 1978; de Hoog, Hermanides-Nijhof, 1977; Hermanides-Nijhof, 1977; de
Hoog, 1979; Лугаускас и др., 1987; Билай, Коваль, 1988; Билай, Курбацкая, 1990; de Hoog, Guarro, 1995). Количественное определение пропагул грибов (колонии образующие единицы - КОЕ) на 1 грамм субстрата осуществлялось методом разведений (Литвинов, 1969).
Полученные данные обработаны и проанализированы в отношении видового разнообразия, численности, встречаемости и потенциальной опасности плесневых грибов (биодеструкторов) для строительных материалов (Приложение 3).
Основные формы повреждения материалов в облицовке фасада чесменского дворца
При обследовании фасада дворца зарегистрировано несколько характерных форм повреждений материалов, связанных с развитием биодеструкторов: - биологический налет серого и черного цвета, обусловленный развитием колоний темноокрашенных плесневых грибов (отмечен на красочном и штукатурном слоях); - вспучивание, отслаивание и осыпание штукатурного слоя в местах интенсивной деструкции; - обширные биопленки зеленого цвета, обусловленные массовым развитием зеленых водорослей в местах повышенного увлажнения Путиловского известняка (в зонах нарушения водоотведения и гидроизоляции); - локальное расслаивание, трещиноватость Путиловского известняка;
- трещиноватость и поверхностное отслаивание кирпича в местах повышенного увлажнения; - высолы и обширные влажные пятна на штукатурке в местах капиллярного подсоса влаги.
Выявленные типы повреждения строительных и отделочных материалов свидетельствуют о значительном уровне деструкции элементов фасада дворца. Разрушения материалов связаны, главным образом, с процессами биологической и химической коррозии. Высокий уровень увлажнения материалов привели к образованию здесь очагов биологического поражения и, как следствие, к накоплению существенного потенциала биодеструкторов. Повреждение материалов носит локальный характер. При этом степень поражения колеблется от I до III (Приложение 3.).
Основной причиной возникновения очагов биопоражения, интенсивного роста колоний и биопленок явилось повышенное долговременное увлажнение и многолетнее загрязнение фасадов. Процессы биодеструкции наиболее заметно проявляются на штукатурном слое.
Результаты микологического анализа проб
В данном разделе приведены результаты микологического анализа проб, послужившие основой для общего заключения о состоянии материалов в фасаде Чесменского дворца. Общий список выявленных биодеструкторов и их характеристики по каждой пробе отражены в Приложении 1.
Результаты лабораторных микологических анализов свидетельствуют о том, в зонах биоповреждения материалов формируется агрессивное микробное сообщество, в котором доминируют несколько видов темноокрашенных грибов из родов Cladosporium (практически во всех пробах) и Ulocladium, а также виды рода Penicillium. Эти плесневые грибы хорошо известны как наиболее активные биодеструкторы различных материалов и конструкций.
Комплекс типичных видов микромицетов выделяется довольно четко и сформирован активными биодеструкторами. Кроме указанных темноокрашенных грибов в число доминирующих биодеструкторов вошли представители зигомицетов (обильно развивались в зонах повышенного увлажнения и высокого загрязнения фасада), а также Fusarium oxysporum - известный как наиболее опасный деструктор бетонных конструкций и штукатурки.
Количество видов в пробах значительно колебалось, что свидетельствует о неоднородности микробного сообщества. В пробах отслаивающейся штукатурки зафиксированы наиболее высокие значения численности клеток плесневых грибов из родов (более 2000 колониеобразующих единиц в 1 грамме материала), что свидетельствует об активном участии этих микроорганизмов в процессах деструкции материалов.
Всего в результате микологического анализа 16 образцов поврежденных материалов с фасада Чесменского дворца выявлено 33 различных вида микромицетов. Подавляющее большинство выявленных микромицетов относится к известным биодеструкторам строительных материалов. При этом более 30 % из них считаются наиболее агрессивными разрушителями строительных и отделочных материалов в исторических зданиях. Выявленные очаги биологического повреждения материалов в фасаде Чесменского дворца, требует принятия мер по защите от дальнейшего биологического поражения.
По результатам обследования сделаны следующие выводы:
1. Выявлены различные формы деструкции материалов на фасаде Чесменского дворца, обусловленные взаимосвязанными процессами биологической и физико-химической коррозии. Повреждению подверглись: Путиловский известняк в облицовке цоколя и в элементах фасада, штукатурный слой в местах повышенного увлажнения, кирпич и раствор на открытых участках в местах высолов и повышенного увлажнения.
2. Повреждения носят локальный характер, степень деструкции варьирует от I до III. Наиболее высокая степень деструкции зафиксирована для штукатурного слоя.
3. Биологические пленки и обрастания зафиксированы локально в местах повышенного увлажнения (нарушение водоотведения, гидроизоляции, капиллярный подсос влаги). На Путиловском известняке преобладают биопленки с доминированием водорослей, а на штукатурном и красочном слоях доминируют налеты плесневых грибов.
4. В ходе микологического анализа сделано 105 определений, выявлено 33 вида микромицетов, большинство из которых составляют активные деструкторы строительных и отделочных материалов. Группу доминирующих видов формируют активные биодеструктороы (преобладают темноокрашенные плесневые грибы).
5. Микологический анализ показал, что плесневые грибы находятся в активном состоянии и формируют спороношение. Это приводит к постоянному нарастанию общего фона биодеструкторов на поврежденных материалах.
В целом, на материалах фасада Чесменского дворца за годы его эксплуатации сформировалось агрессивное микробное сообщество. Наличие очагов интенсивной деструкции материалов требует принятия необходимых мер по защите от дальнейшего биологического разрушения.
Общие рекомендации
1. Полученные данные указывают на необходимость проведения работ по ликвидации последствий биоповреждений в зонах биопоражения. Антисептическую обработку необходимо осуществлять с применением составов, обладающих широким спектром антимикробного действия, проникающим в материал и не нарушающим его свойства.
2. По результатам проведенных ранее испытаний в лабораторных условиях и на ряде исторических объектов Санкт-Петербурга в качестве наиболее эффективного средства для защитной антимикробной обработки рекомендуется препарат АНТИ-В (производитель ООО "Атомколор").
3. Первичная обработка биоцидным составом производится с целью уничтожения поверхностных биологических налетов и предотвращения распространения биодеструкторов в период последующих работ.
4. Вторичную обработку следует производить после завершения основных работ на объекте в профилактических целях и для уничтожения оставшихся биодеструкторов, осевших в ходе проведения работ на открытых поверхностях. Методика биоцидной обработки приводится ниже.
5. При проведении реставрационных работ целесообразно осуществлять добавку биоцидов в строительные материалы, краски, смеси, гидрофобизаторы. Для этой цели могут быть использованы биоциды на основе гуанидина с учетом возможности их смешивания со строительным материалом.
Для антисептичекой обработки поврежденных материалов предлагается использовать следующий реагент:
Обработка производится антимикробным защитным составом АНТИ-В (изготовленным в соответствии с ТУ 2316-00850876157-2002), показавшим наибольшую эффективность в ходе предварительных испытаний (производитель ООО "Атом-Колор" по технологии Швейцарской фирмы "Роцима"). Состав предназначен для уничтожения грибковых поражений на штукатурных, бетонных, гипсовых, красочных и других поверхностях. Обладает максимальной антимикробной активностью и впитываемостью в материал, сохраняя его пористость, не образует поверхностной пленки, позволяет наносить по обработанной поверхности любые отделочные материалы, не имеет резкого запаха и обладает низкой токсичностью в отношении людей (Санитарно-эпидемиологического заключение No 78.01.05.231.П.003788.07.05 от 27.07.2005 г. действительно до 27.07. 2010 года).
Предложения по технологии ведения работ:
1. Обеспыливание открытых поверхностей перед обработкой, удаление органических загрязнений и грязевых наслоений.
2. Препарат АНТИ-В, готовый к использованию (водный раствор), доставляется к месту обработки в канистрах непосредственно перед обработкой.
3. Первичная биоцидная обработка защитным составом АНТИ-В производится мелкодисперсными распылителями объемом 3 литра.
4. Производится обработка отштукатуренных и окрашенных поверхностей путем распыления состава из расчета 120 грамм на 1 кв. м. поверхности.
5. Очистка обработанной поверхности от отмерших остатков плесневых наслоений.
6. Вторичная биоцидная обработка открытых поверхностей. Обработка производится стандартными распылителями объемом 3 литра с расходом препарата 150 грамм на 1 кв. м. поверхности.
К отчету прилагается список использованной литературы.
Фотофиксация мест отбора и характеристика проб
Описание пробы: Проба представлена небольшими кусками древесины темно бурого цвета, сильно разрушенными, крошащимися, распадающимися на мелкие фрагменты при любом (минимальном) механическом воздействии. На поверхности некоторых фрагментов древесины обнаружены распростертые пленчатые налеты желтоватого цвета.
Рис. 91 Проба 1
Результаты микологического обследования пробы:
Представленные фрагменты древесины глубоко деструктированы в результате процесса гниения древесины по типу бурой или призматической гнили.
Обнаруженные на поверхности древесины пленчатые желтоватые налеты являются плодовыми телами Пленчатого домового гриба Coniofora puteana. В образце обнаружены характерные для этого вида базидиоспоры (в жизнеспособном состоянии).
Рис. 92. Проба 2
Описание пробы: Проба представлена небольшими плоскими кусочками древесины темно бурого цвета, распадающимися на отдельные мелкие фрагменты при механическом воздействии. На поверхности некоторых фрагментов древесины обнаружены беловатые пятна неопределенного происхождения.
Результаты микологического обследования пробы. Представленные фрагменты древесины также глубоко деструктированы в результате процесса гниения по типу бурой или призматической гнили. Возможно, в месте отбора этой пробы, процесс гниения протекал более интенсивно в глубинных частях данной конструкции или влажность поверхностных и внутренних слоев древесины была неодинаковой, поэтому некоторые поверхностные фрагменты сохранили свою целостность. Беловатые пятна на поверхности - след прежних обработок и не имеют отношения к биологическим объектам.
Рис. 93 Проба 3
Описание пробы: Проба представлена небольшими кусочками ксилотрофного гриба грязно белого цвета. Они имеют мягкую консистенцию и приятный грибной запах. Результаты микологического обследования пробы. Представленные фрагменты имеют биологическое происхождение и являются частями плодового тела Белого домового гриба Antrodia sinuosa. На поверхности плодового тела обнаружены базидиоспоры, характерные для данного вида.
Вызываемое этим грибом деструктивное гниение древесины протекает активно и быстро.
Заключение по анализу проб древесины
Анализируя состояние древесины по отобранным образцам, можно отметить следующее:
• Все представленные фрагменты древесины подвергались процессам интенсивного разрушения по типу бурой или призматической гнили. При данном типе гниения происходит активное разрушение связующих элементов клеточной стенки волокон древесины, одного из основных ее элементов - целлюлозы. Древесина теряет форму, вес и прочность, сильно темнеет (цвет сохраняющегося лигнина) и начинает распадаться на небольшие фрагменты цилиндрической и/или призматической формы, величина которых зависит от влажности древесины и от
• деструктивной активности вида гриба, вызывающего этот тип гниения.
• На поверхностях представленных образцов древесины обнаружены плодовые тела домовых грибов, пленчатого и белого, образовавшихся в результате активного развития и накопления достаточной биомассы для плодоношения. Обнаруженные на плодовых телах базидиоспоры сохраняют жизнеспособность, а, следовательно, и потенциальную опасность.
• В соответствии с требованиями РВСН 20-01-2006 п.п. 3.3.3-3.3.5: "3.3.3. При обнаружении очагов заражения домовыми грибами необходимо удалить все пораженные части с захватом: -1 м вдоль волокон прилегающей здоровой на вид древесины, для конструкции состоящей из отдельного бревна бруса, доски и т. п.; -1 м по всем направлениям, для конструкций состоящих из нескольких деревянных элементов примыкающих друг к другу.
3.3.4. Заменить удаленный фрагмент деревянным протезом (абсолютная влажность <20 %) и надежно закрепить (по 5 СНиП II-25-80).
3.3.5. Обработать деревянные и прилегающие конструкции антисептиком. Применять фтористые, борные, хромомедные и хромомедно-цинковые антисептики. При использовании водорастворимых антисептиков обработанные участки просушить".
Микроскопическое и петрографическое исследование растворных материалов и природного камня
Описание методики микроскопического и петрографического исследования образцов.
Анализ проводился с использованием традиционных методов описания вещественного состава и структуры строительного камня. На первом этапе осуществлялось детальное визуальное исследование материала, производилась подробная характеристика по цветовым параметрам, структуре, состоянию поверхности, плотности и другим параметрам. Параллельно производилась максимально полная фото фиксация материала.
На втором этапе образцы поврежденной штукатурки и плитчатого известняка были исследованы с применением методов световой микроскопии. При необходимости образцы измельчались в фарфоровой ступке при помощи фарфорового пестика. Фрагменты материала исследовали в диапазонах увеличений от 20 до 200 раз. При бинокулярном исследовании осуществлялась микрофотосъемка с применением стационарной цифровой фотоаппаратуры. Все микроскопические и петрографические исследования проводились в соответствии с методиками, изложенными в книге А.Г. Булаха с соавторами - "Экспертиза камня в памятниках архитектуры", Санкт-Петербург, Изд. Наука, 2005.
Рис. 94. Образец 1
Результаты микроскопического и петрографического исследования:
В образце наблюдается два типа последовательных растворов. Общий вид верхнего (отмечен красной стрелкой) и нижнего (отмечен синей стрелкой) растворов образца No 1 (ширина поля зрения 11 мм).
Верхний раствор: Относительно прочный раствор светло-серого цвета с толщиной в образце до 1,5 мм.
Вяжущее - известково-цементное. Соотношение известь цемент в растворе ориентировочно 3 к 2 соответственно. Общее содержание вяжущего порядка 25-30 об. %.
Наполнитель - кварц-полевошпатовый хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-0,5 мм. Основная размерная фракция 0,2-0,4 мм. Общее содержание наполнителя порядка 70-75 об. %.
Нижний раствор: Относительно прочный раствор бежевого цвета с толщиной в образце до 3 мм.
Вяжущее - известковое. Известь хорошо карбонизирована. Общее содержание вяжущего порядка 25 об. %.
Наполнитель - кварц-полевошпатовый хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-1 мм. Основная размерная фракция 0,2-0,5 мм. Общее содержание наполнителя порядка 75 об. %.
Рис. 95. Образец 2
В образце 2 известняк кристаллический, мелкозернистый, комковатого и слоистого строения, частично метаморфизованный с пятнистым рисунком, образованным участками фиолетового, желто-коричневого и серого цветов. В количестве порядка 20 об %. в известняке наблюдаются равномерно распределенные зерна глауконита с размерами < 0,05 - 0,1 мм. Интенсивная окраска отдельных участков в фиолетовый и желто-коричневый цвета объясняется присутствием в их составе оксидов и гидрооксидов железа (гематит, лимонит и т. д.). Поверхность известняка имеет сахаровидный налет свидетельствующий о частичной его деструкции процессами выщелачивания.
Известняк добыт на каменоломнях "Путиловской" плиты. По цвету, минеральному составу и структурно-текстурным особенностям возможно, предполагать нахождение подобного известняка на стратиграфическом уровне слоев "белоглаз", "зеленый" в толще "красных дикарей" (по неформальному делению волховской свиты аренигского яруса ордовика). В то же время необходимо отметить, что подобные цветовые вариации иногда могут встречаться и на других стратиграфических уровнях выше по разрезу.
При необходимости для замены можно применять оригинальный "Путиловский" известняк похожий по минеральному составу и структурно-текстурным особенностям. В настоящее время в районе исторических каменоломен разрабатывается толща "Путиловских" известняков (месторождения "Бабино Сельцо" и "Путиловское", разрабатываемые ООО "КАМПЕС").
Рис. 96 Образец 3
Известняк (образец 3) кристаллический, мелкозернистый, комковатого и слоистого строения, частично метаморфизованный светло серого цвета. В количестве порядка 5 -10 об %. в известняке наблюдаются равномерно распределенные зерна глауконита с размерами < 0,05 - 0,5 мм. Отдельные фрагментарные участки окрашены в желтый, фиолетовый и красноватый цвета за счет присутствием в их составе оксидов и гидрооксидов железа (гематит, лимонит и т. д.).
Известняк добыт на каменоломнях "Путиловской" плиты. По цвету, минеральному составу и структурно-текстурным особенностям, возможно, предполагать нахождение подобного известняка на стратиграфическом уровне слоев "братвенник" (братеник) в толще "серых дикарей" (по неформальному делению волховской свиты аренигского яруса ордовика). В то же время необходимо отметить, что подобные цветовые вариации иногда могут встречаться и на других стратиграфических уровнях выше и ниже по разрезу.
При необходимости для замены можно применять оригинальный "Путиловский" известняк похожий по минеральному составу и структурно-текстурным особенностям, который поставляет ООО "КАМПЕС".
Рис. 97. Образец 4. Общий вид верхнего раствора
Прочный раствор серого цвета с толщиной в образце до 4 мм. По поверхности данного раствора наблюдаются перемежающиеся красочные и
Вяжущее - цементно-известковое. Соотношение цемент известь в растворе ориентировочно 3 к 1 соответственно. Общее содержание вяжущего порядка 25-30 об. %.
Наполнитель - кварц-полевошпатовый хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-0,5 мм. Основная размерная фракция 0,2-0,3 мм. Общее содержание наполнителя порядка 70-75 об. %.
Рис. 98. Образец 5. Общий вид нижнего раствора
Относительно прочный раствор бежевого цвета с толщиной до 2-3 мм. Вяжущее - известковое. Известь хорошо карбонизирована. Общее содержание вяжущего
Наполнитель - кварц-полевошпатовый с примесью темноцветных минералов хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-1,5 мм. Основная размерная фракция 0,5-1 мм. Общее содержание наполнителя порядка 70-75 об. %.
Рис. 99. Образец 6. Общий вид раствора. Стрелкой отмечено древесное волокно
Мягкий рыхлый легко крошащийся слабо мелящий раствор белого цвета
Вяжущее - известковое. Известь карбонизирована не в полной степени (с сохранением части вяжущего в форме гашеной извести), а также вероятно деструктирована процессами выщелачивания. Общее содержание вяжущего порядка 25-30 об. %.
Наполнитель - кварц-полевошпатовый с примесью темноцветных минералов хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-1 мм. Основная размерная фракция 0,2-0,5 мм. Зерна с размерами > 0,5 мм содержатся в количестве до 10 об. %. В незначительном количестве в растворе наблюдается присутствие древесных волокон. Общее содержание наполнителя порядка 70-75 об. %.
Рис. 100. Образец 7. Общий вид путиловского известняка.
Известняк кристаллический, мелкозернистый, комковатого и слоистого строения, частично метаморфизованный светло серого цвета. В количестве порядка 5 -10 об %. в известняке наблюдаются равномерно распределенные зерна глауконита с размерами < 0,05 - 0,5 мм. Отдельные фрагментарные участки окрашены в желтый, фиолетовый и красноватый цвета за счет присутствием в их составе оксидов и гидрооксидов железа (гематит, лимонит и т. д.). Известняк добыт на каменоломнях "Путиловской" плиты. По цвету, минеральному составу и структурно-текстурным особенностям, возможно, предполагать нахождение подобного известняка на стратиграфическом уровне слоев "братвенник" (братеник) в толще "серых дикарей" (по неформальному делению волховской свиты аренигского яруса ордовика). В то же время необходимо отметить, что подобные цветовые вариации иногда могут встречаться и на других стратиграфических уровнях выше и ниже по разрезу. При необходимости для замены можно применять оригинальный "Путиловский" известняк похожий по минеральному составу и структурно-текстурным особенностям. В настоящее время в районе исторических каменоломен толща "Путиловских" известняков разрабатывается ООО "КАМПЕС".
Рис. 101. Образец 8 Общий вид раствора.
Прочный раствор серого цвета с толщиной в образце до 10-11 мм. По поверхности данного раствора наблюдаются перемежающиеся красочные и выравнивающие обмазочные слои. Вяжущее - цементно-известковое. Соотношение цемент - известь в растворе составляет ориентировочно 3 к 1 соответственно. Общее содержание вяжущего порядка 25-30 об. %. Наполнитель - кварц-полевошпатовый с примесью темноцветных минералов хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-1 мм. Основная размерная фракция 0,2-0,3 мм. Зерна наполнителя с размером > 0?5 мм содержатся в количестве до 10 об. %. Общее содержание наполнителя порядка 70-75 об. %.
Рис. 102. Образец 9. Общий вид двухслойного раствора. Верхний - красная стрелка, нижний - синяя
Верхний раствор. Относительно прочный раствор светло-серого цвета с толщиной в образце до 1,5 мм.
Вяжущее - цементно-известковое. Соотношение цемент - известь в растворе ориентировочно 3 к 1-2 соответственно. Общее содержание вяжущего порядка 25-30 об. %.
Наполнитель - кварц-полевошпатовый с примесью темноцветных минералов хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-1 мм. Основная размерная фракция 0,1-0,2 мм. Зерна наполнителя с размерами > 0,3 мм содержатся в количестве до 5 об %. Общее содержание наполнителя порядка 70-75 об. %.
Нижний раствор - мягкий рыхлый легко крошащийся слабо мелящий раствор белого цвета.
Вяжущее - известковое. Известь карбонизирована не в полной степени (с сохранением части вяжущего в форме гашеной извести), а также деструктирована процессами выщелачивания. Общее содержание вяжущего порядка 25-30 об. %.
Наполнитель - кварц-полевошпатовый с примесью темноцветных минералов хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-1 мм. Основная размерная фракция 0,1-0,3 мм. Зерна с размерами > 0,5 мм содержатся в количестве до 5 -10 об. %. В незначительном количестве в растворе наблюдается присутствие древесных волокон. Общее содержание наполнителя порядка 70-75 об. %.
Рис. 103. Образец 10 Общий вид раствора
Относительно прочный раствор бежевого цвета с толщиной в образце до 7 мм. По поверхности раствора наблюдаются многочисленные красочные и выравнивающие обмазочные слои. Один из выравнивающих слоев толщиной до 1,5 мм выполнен шпаклевкой на основе цементного вяжущего.
Вяжущее - известковое. Известь хорошо карбонизирована. Общее содержание вяжущего порядка 25-30 об. %. Наполнитель - кварц-полевошпатовый с примесью темноцветных минералов хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-1,5 мм. Основная размерная фракция 0,5-1 мм. Общее содержание наполнителя порядка 70-75 об. %.
Рис. 104. Образец 11. Общий вид нижнего раствора двуслойного образца
В образце наблюдается два типа последовательных растворов. Между верхним и нижним растворами присутствуют красочные и выравнивающие шпаклевочные слои.
Верхний раствор: Прочный раствор серого цвета с толщиной в образце до 3 мм.
Вяжущее - цементное с возможной незначительной добавкой извести до 1 об. части извести на 3 об. части цемента. Общее содержание вяжущего порядка 25-30 об. %.
Наполнитель - кварц-полевошпатовый с примесью темноцветных минералов хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-0,5 мм. Основная размерная фракция 0,1-0,2 мм. Общее содержание наполнителя порядка 70-75 об. %.
Нижний раствор: Относительно прочный раствор бежевого цвета с толщиной в образце до 7 мм. По поверхности раствора наблюдаются многочисленные красочные и выравнивающие обмазочные слои. Один из выравнивающих слоев толщиной до 1,5 мм выполнен шпаклевкой на основе цементного вяжущего. Вяжущее - известковое. Известь деструктирована процессами выщелачивания. Содержание вяжущего порядка 25-30 об. %.
Наполнитель - кварц-полевошпатовый с примесью темноцветных минералов хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-1,5 мм. Основная размерная фракция 0,5-1 мм. Общее содержание наполнителя порядка 70-75 об. %.
Рис. 105. Образец 12 Общий вид нижнего раствора
Прочный раствор бежевого цвета с толщиной в образце до 15 мм.
Вяжущее - известковое. Известь хорошо карбонизирована.
Общее содержание вяжущего порядка 25-30 об. %.
Наполнитель - кварц-полевошпатовый с примесью темноцветных минералов хорошо сортированный в зернах различной степени окатанности размером 0,1-0,7 мм. Основная размерная фракция 0,2-0,5 мм. Общее содержание наполнителя порядка 70-75 об. %.
Рис. 106. Образец 13. Плитка известняка
Толщина образца плитки известняка составляет до 2,5-3 см. Горизонтальные поверхности плитки неровные, бугристые, природной фактуры. Известняк кристаллический, мелкозернистый частично метаморфизованный насыщенно желтого цвета с отдельными участками, окрашенными в зеленый цвет. Зеленые области известняка обогащены глауконита, который и обуславливает их цвет. Содержание глауконита на зеленых участка составляет до 20 об. %, на желтых участка до 3 об %. Зерна глауконита имеют размеры < 0,05 - 1 мм (основная размерная фракция зерен глауконита 0,1-0,5 мм). В образце известняка поверхностей напластования не наблюдается.
Известняк добыт на каменоломнях "Путиловской" плиты. По цвету, минеральному составу и структурно-текстурным особенностям, возможно, предполагать нахождение подобного известняка на стратиграфическом уровне слоя "желтый" в толще "серых дикарей" (по неформальному делению волховской свиты аренигского яруса ордовика). В то же время необходимо отметить, что подобные цветовые вариации иногда могут встречаться и на других стратиграфических уровнях выше и ниже по разрезу. При необходимости для замены можно применять оригинальный "Путиловский" известняк похожий по минеральному составу и структурно-текстурным особенностям. В настоящее время в районе исторических каменоломен ООО "КАМПЕС" разрабатывается толща "Путиловских" известняков.
Пример информации о гранитных изделиях:
Рис. 107 Общий вид южного входа
Рис. 108. Гранитная ступень южного крыльца
Здание имеет шесть выходов. Три выхода находятся в центрах изначально построенных исторических фасадов, расположенных между башнями и обращенных на север, юго-запад и юго-восток соответственно. Их крыльца скрыты культурным слоем. Три других выхода расположены в торцах двухэтажных (позднее четырехэтажных) крыльев здания. Они были пристроены к основному дворцу в 1830-1836 г.г. и имеют крыльца, состоящие из семи ступеней каждое. Ступени выполнены из бучардованного гранита ВОЗРОЖДЕНИЕ, добытого, вероятно, из месторождений Ленинградской области. Физико-механические свойства гранита приведены в таблице 2.
Таблица 2 Физико-механические характеристики гранита ВОЗРОЖДЕНИЕ
Заключение
Представленный пример научно-технологического отчета по обследованию Чесменского дворца содержит достаточно точные и подробные даны ответы на вопросы, поставленные заказчиком и КГИОП по обследованию наиболее поврежденных частей дворца.
В качестве недостатков отчета следует указать:
1) не установлена причина происхождения обширного поражения микологическими вредителями фасада объекта и различных конструкций дворца. Этот вопрос не был поднят заказчиком компанией, которая выполняла проект по реставрации фасадов;
2) не проведено комплексное исследование и не разработан проект реставрации фундаментов здания. Этот вопрос не поставлен в техническом задании КГИОП, т. к. не было учтено, что в годы блокады Ленинграда объект был расположен на переднем крае обороны. Сохранившийся бетонный дот, расположенный менее чем в трех метрах от здания-памятника культуры (подлежит сохранению по проекту, с учетом требований к сооружениям такого назначения) был сооружен без учета, что эвакуационный путь для гарнизона дота в подвалы здания не способствовал сохранности исторического здания. После окончания блокады Ленинграда и приведения города в порядок было принято простейшее техническое решение о засыпке подвалов здания с целью их укрепления. При выполнение этого решения не учитывались задачи по его дальнейшей эксплуатации и того, что в настоящее время засыпка подвала грунтом - один из наиболее часто встречающихся источников развития плесневых поражений. Весьма опасным источником неблагоприятного воздействия является наличие запущенных водоемов или болот, в которых размножаются, а затем распространяются микроорганизмы. Описанная ситуация характерна для окружающей природной среды около Чесменского дворца.
Биологические исследования кровли проведены достаточно подробно, единственным недочетом в проведенной работе является то, что в ходе работ не проанализировано состояние кровельного покрытия и не освещен вопрос о том, как влияет современное состояние кровельного покрытия на сегодняшнее состояние стропильной системы на дальнейшее разрушение ее, чердака и несущих конструкций потолка верхнего этажа или нет.
На основании полученных результатов заказчику даются технологические рекомендации по проведению защитных мероприятий и реставрации объекта.
Приложение 3
Пример представления количественных результатов обследования объекта
ПРИМЕЧАНИЕ:
Степень агрессивности по отношению к строительным материалам:
(++) - активные биодеструкторы материалов и изделий
(+) - биодеструкторы материалов и изделий
(+-) - деструктивные свойства мало изучены

domain: design