Реферат: Реставрация каменных зданий

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

                                          S0э

                                           /у гробницы   Воронцова/

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.    Кроме того, 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.

Атмосферная влага, особенно при ливневых дождях, сама по себе оказывает постепенное, хотя и медленное, разрушающее влияние на кладку. Увлажнение конструкций любым путем, с последующим замораживани­ем, также нарушает поверхностные структуры камня, а иногда приводит и к растрескиванию его, особенно когда внутри каменных конст­рукций находится железная арматура (в этом случае растрескивание происходит из-за кор­розирующего металла).

Одним из наиболее активных разрушаю­щих агентов при увлажнении кладки являют­ся минеральные соли. Источники засоления кладки весьма многообразны. Соли могут на­ходиться в строительных материалах здания, поступать в результате подсоса минерализо­ванных грунтовых вод; из атмосферы часто заносятся сернистые соединения от дыма и копоти котельных.  Источником засоления яв­ляются также материалы, используемые в ре­ставрации и при ремонтах: известь, камень, цемент, антисептики. Суть разрушения солями заключается в том, что вследствие капиллярно­го движения влаги создается приток минерали­зованной воды из толщи камня к поверхности кладки. В результате испарения воды проис­ходит обогащение поверхностных слоев камня солями и при их кристаллизации начинается разрушение кладки. Особенно интенсивное разрушение возникает в местах, не подвержен­ных естественному промыванию дождевой водой или систематически не очищаемых. На процесс разрушения сильное влияние может оказывать состав солей. Сульфаты натрия или магния, например, связывают при кристалли­зации значительное количество воды в кристаллогидрат. Образующиеся при этом кристаллы большой величины способствуют превращению поверхностных слоев камня в мучнистую осыпь, а при наличии настенной живописи вызывает отрыв и разрушения левкасного слоя с фреской. При этом следует учитывать, что основная борьба с выходом со­лей к поверхности кладки — это устойчивое и постепенное снижение влажности кладки. Чем быстрее влага испаряется с поверхности кам­ня, тем скорее он будет разрушаться, тем глубже пойдет процесс разрушения, конечно при прочих равных условиях —засолении камня, степени влажности и температуры. Следовательно, повышенная вентиляция па­мятника снаружи и внутри может способство­вать более быстрому разрушению белого камня или кирпича, насыщенного сернокис­лыми солями. Это, на первый взгляд, пара­доксальное положение подтверждается иссле­дованиями лаборатории ВПНРК, проводивши­мися в основном на Дмитриевском соборе во Владимире  в   1969—1971   гг.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11