Реставрация каменных зданий (стр. 9 из 12)

Добавка к цементу извести в тесте (10— 15% на сухое вещество) применима при заполнении большинства трещин в кладке наземных конструкций, однако в случае трещин размером более 15—20 мм следует вводить еще в равном количестве молотую минеральную пыль, а при тонких '(менее 1,5—2 мм) и 0,2—0,25% ССБ.

Применение ускорителей схватывания цементного раствора (хлористого кальция и др.)способствует появлению выцветов на поверхности кладки. Употребление таких добавок может быть оправдано только для быстрейшего укрепления аварийных конструкций.

Нагнетание растворов в трещины кладки без пробивки отверстий и вмазки в них трубок успешно осуществляется при помощи прижимных инъекторов (рис. 114, 115). Для этого над трещинами формуются при помощи деревянного пуансона гипсовые розетки с отверстием в дне. После обмазки трещин к розетке прижимается инъектор с резиновой оболочкой и раствор нагнетается в толщу кладки насосом (рис. 116). При преобладании широких трещин может быть использован и конический тип инъектора, для которого отверстия формуют не на поверхности, а уже в самой трещине, в толще кладки.

Разрушающиеся конструкции архитектурных памятников нуждаются, однако, и в укреплении самого их материала, теряющего свою прочность под влиянием агрессивных воздействий природы. В отдельных случаях приходится заменять разрушенные материалы новыми. Но выбирать постоянно такие решения—-значит встать на путь подмены оригинальных древних сооружений макетами. Отсюда очевидна вся важность укрепления материала памятника.

Разрушение материала каменных зданий, т. е. самого камня, происходит прежде всего от увлажнения. Характер воздействия атмосферных осадков наиболее ясен и очевиден. Менее ясен характер увлажнения в результате поднятия по капиллярам грунтовых вод, как и

конденсационное увлажнение каменных конструкций. Их часто путают между собой, потому что нередко один и другой вид совмещаются в одном массиве кладки. В континентальном климате переход к весенне-летнему потеплению, а также резкое потепление зимой сопровождается выпадением влаги воздуха на еще холодный камень. При резком потеплении (на 20—25°С) разность температур наружного воздуха и стен доходит до 10— 20°С. В этом случае теплый воздух, охлаждаясь у стен здания снаружи и внутри, достигает в пристенном слое предельного насыщения влагой, выпадающей на холодный камень в виде росы и замерзших кристаллов. Такое увлажнение отчетливо можно наблюдать на колоннах, сложенных из изверженных пород (гранит, базальт). Выпадение влаги воздуха на колонны и стены здания, сложенные из известняка или кирпича, менее заметно, так как конденсирующая влага впитывается в поры камня. Например, массивные колонны Большого театра в Москве, диаметром 1,8 м, после суровой зимы весной 1972 г. при начале оттепели имели внутри кладки влажность, доходившую до 16—17%.

Перемещение влаги в кладке и ее концентрация в отдельных зонах и плоскостях зависят от многих причин: водяной пар перемещается из области, где упругость водяного пара выше, в область более низких давлений; часть водяного пара может быть перемещена в виде паровоздушной смеси под действием ветрового напора; жидкая влага перемещается в капиллярах за счет капиллярного всасывания материала, заполняя в первую очередь более узкие капилляры. При разной температуре наружной и внутренней плоскости стены влага перемещается к более холодному слою кладки. Например, при температуре +10°С и 60% влажности упругость водяных паров составляет е₁= 9,21·0,6 = 5,54 мм рт. ст., а при температуре — 10°С и 80% влажности воздуха всего е₂=1,95·0,8 = 1,56мм рт. ст. Разность давления е₁ — е₂ = 5,54—1,56 = 4 мм рт. ст. будет вызывать перемещение водяных паров из теплой в холодную зону. В весенний период увлажнение кладки происходит преимущественно в результате передвижения водяных паров внутрь охлажденной кладки. Летом начинается капиллярный выход влаги обратно к наружным плоскостям кладки. Однако и при этом продолжается передвижение водяных паров в толщу отстающей в прогреве кладки. Осенью и в первой половине зимы происходит перемещение водяных паров, но уже из толщи еще теплой . кладки к наружной поверхности стен. Древние здания обладают, как правило, очень массивными стенами в нижних ярусах, толща которых прогревается значительно медленнее, что создает условия их повышенного увлажнения за счет конденсата паров воды. Наличие заглубленных в землю подклетов, слабо прогреваемых летом, создает в этой зоне здания еще более влажную среду.

На микроклимат пристенного слоя сильно влияет наличие водорастворимых солей в кладке. Известно, что давление насыщенного пара-растворителя (воды) над раствором солей падает. Таким образом, порог конденсации водяного пара над участками кладки, содержащими солевой раствор, будет ближе и выпадение конденсата начнется раньше. Практически это значит, что влага будет выпадать в виде конденсата не при 100% относительной влажности пристенного слоя воздуха, а уже при 90% никогда даже при 80%. Это явление получило интересное подтверждение при исследовании кладки мавзолея Гур-Эмир в Самарканде. Некоторое увеличение абсолютной влажности воздуха в июне 1969 г. в связи с выпавшим накануне дождем, совпавшее с похолоданием, привело к выпадению конденсата в интерьере только из-за присутствия хлористых соединений в штукатурке.

ЗАПАДНАЯ СТЕНА

% содержание

S0_э

/у гробницы Воронцова/

Сферический инъектор

Схема инъектирования трещин1 - бак; 2 — вороыка для промывки водой; 3 — запорный кран; 4 — сггускной кран; 5 — шланг

1020глубина взятия проб в см.

см

По прямым расчетам, без учета солей влажность воздуха не достигала еще точки росы. При исследовании климата Дмитриевского собора во Владимире нами было, в частности, установлено, что наличие в камнях кладки хлористых солей (NаС1) снижало порог конденсации воздуха. Например, при температуре воздуха +1°С — на 0,64 мм рт. ст., что соответствовало началу выпадения конденсата при 87% влажности воздуха, а при +9°С — на 0,95 мм рт. ст., что соответствует примерно относительной влажности воздуха 89 %. Еще сильнее влияют СаС1₂-6Н₂О, снижающие, например, давление при +10°С на 1,30 мм рт. ст., что вызывает выпадение конденсата при 86% влажности воздуха. При тех же условиях наличие солей МgSО₄·6Н₂О снижает давление на 0,83 мм рт. ст., а NаSО₄·10Н₂О на 0,97 мм рт. ст. Дж. Массари наблюдал в церквах Венеции на поверхности мрамора, имевшего значительную засоленность, выпадение конденсата уже при 76% относительной влажности воздуха.

Поднятие влаги из грунта может само по себе иметь три причины. При высоком стоянии грунтовых вод, например, в пределах обычной 2—2,5 м глубины фундаментов обеспечено поднятие воды по капиллярам кладки. Древние строители знали это. Поэтому в болотистых районах севера, где до грунтовых вод иногда не было и метра, они часто применяли для фундаментов валунную безрастворную наброску, т. е. кладку, не дававшую никакого капиллярного поднятия влаги из грунта. В более южных районах в качестве связующего для кладки фундаментов применялась глина, не всегда дошедшая до нашего времени в хорошем состоянии. Второй источник поступления влаги из грунта — вода, скапливающаяся в верхних слоях от выпадающих дождей и тающего снега, так называемая «верховодка». При наросшем культурном слое она непосредственно подходит к кладке стен. В древних памятниках этот вид увлажнения встречается очень часто, особенно при скученном расположении зданий, высоком культурном слое, отсутствии должной отмостки и задерживающей сток растительности. Многое зависит от наслоений грунта, от расположения водоупорных слоев. Может случиться, что и широкая отмостка вокруг здания не будет иметь эффекта и потребуется устройство дренажной системы. Примером может служить мавзолей Гур-Эмир в Самарканде. Двор вокруг мавзолея вымощен плитами, но это, однако, не спасает цоколь памятника от увлажнения верховодкой и ливнями. Вода проникает также под настил через швы и оставленные открытыми участки для клумб.

Третьим источником влаги, поступающей к фундаментам из грунта, следует назвать водяные пары, двигающиеся из толщи грунта вверх к охлажденным слоям земли. Это происходит под влиянием разницы парциального давления водяных паров при различной температуре. В глубине при температуре около +5°С давление насыщенного пара составит 6,54 мм рт. ст., а на поверхности земли зимой у промерзшего грунта или фундамента при минусовой температуре (—5°С) — всего 3,01 мм рт. ст. Поднимающийся пар охлаждается, конденсируется и частично превращается в лед, который весной оттаивает, увлажняя грунт и кладку. Этот эффект известен в агротехнике и до некоторой степени способствует сохранению деревьев, окольцованных асфальтом на улицах большого города. Интенсивность увлажнения путем диффузии зависит от степени влажности залегающего внизу грунта, а главным образом от степени паропроницаемости его непосредственно под фундаментом здания. В противоположность верховодке накопление влаги будет более интенсивным при отсутствии глинистых прослоек, при песчаном зернистом грунте. Крометого, как это ни парадоксально звучит, постоянная уборка снега вокруг памятника охлаждает грунт и способствует более интенсивному притоку диффузионной влаги к верхним слоям грунта под отмосткой и фундаменту здания.