Сохранение памятников из камня на открытом воздухе: Скульптура, архитектур. 
декор

Научные взгляды на реставрацию и сохранение памятников культуры за последние полтора столетия претерпели существенные качественные изменения от полного запрета любых вмешательств в древнее произведение, который предлагал в середине XIX в. выдающийся английский писатель и критик Джон Рёскин [92], отрицавший не только практические результаты, но и саму идею реставрации, через принципы «романтического» воссоздания реализованные во второй половине XIX в. знаменитым французским реставратором Виолле-ле-Дюком [31], до скрупулезного архитектурно — археологического метода, получившего в начале XX в. века развитие в работах П. П. Покрышкина [35], Б. Н. Засыпкина [21] и других русских исследователей.

Отчетливая тенденция этих изменений — сохранение подлинности древних произведений — в полной мере остается основой работы современных реставраторов-исследователей.

Музееведение и научные взгляды на сохранение памятников культуры, сформировавшиеся как часть гуманитарной науки, уже невозможно представить вне дисциплин точных наук изучения памятников архитектуры, археологии и скульптуры как материальных объектов. Естественнонаучные методы позволяют получить сведения о составе и свойствах материалов и технологии изготовления изучаемых объектов, истории их существования и переделках, расширяют наши знания о техническом уровне эпохи, помогают в проведении атрибуции. Этот подход к изучению памятника культуры в настоящее время разработан достаточно полно [16,17,34,56,60]. Вместе с тем, даже такой комплексный подход к исследованию не может полностью ответить на многие актуальные сегодня вопросы, в частности на выбор способов консервации и сохранения памятников на открытом воздухе.

В основу настоящего диссертационного исследования положен иной подход к рассматриваемой проблеме — выяснение взаимосвязей в системе «памятник — окружающая среда», позволяющих детально рассмотреть процессы старения (разрушения), выявить основные факторы, влияющие на эти процессы и выработать меры по снижению отрицательного воздействия этих факторов. Без такого рассмотрения невозможно определить допустимую степень реставрационного вмешательства в памятник, разработать оптимальные реставрационные технологии и, главное, обеспечить условия его сохранности, что особенно важно для памятников из камня (скульптура, архитектурный декор), находящихся на открытом воздухе.

Подобный системный подход к сохранению историко-культурных объектов стал применяться сравнительно недавно и касается инженерно-конструктивных аспектов реставрации архитектурных сооружений [33]. Автор одной из основных задач диссертации считает применение такого подхода к решению проблем, связанных с сохранением и консервацией камня в памятниках культуры.

В основу работы положен 25-летний теоретический и практический опыт автора по изучению и сохранению памятников из камня на открытом воздухе, приобретенный, прежде всего, за время работы в ведущих реставрационных организациях страны: Центральных научно-реставрационных производственных мастерских (бывший Всесоюзный производственный научно-реставрационный комбинат, затем В/О «Союзреставрация») и Государственном научно-исследовательском институте реставрации (Всесоюзный научно-исследовательский институт реставрации), а так же, полученный в последнее десятилетие, в результате участия в различных международных проектах. В круг рассмотрения включены, прежде всего, памятники архитектуры центральной России, парковая и мемориальная скульптура. Для иллюстрации или подтверждения отдельных положений диссертации, использованы результаты, полученные автором при исследовании памятников, расположенных на территории бывшего Советского Союза и других стран.

Сведения о традиционных режимах содержания древних зданий, в значительной степени собраны автором в конце 60-х — начале 70-х годов в ходе бесед с хранителями музеев, церковных и монастырских зданий. Эти преданные делу люди сохраняли в памяти и тщательно выполняли наставления и «инструкции» по содержанию зданий, полученные от предшественников. Среди них Валентин Иванович Вьюшин — бессменный многолетний хранитель Ферапонтова монастыря [49] и художник Н. И. Чернышев, проживавший в Антониевом монастыре Великого Новгорода. Из письменных источников, прежде всего следует назвать «Иконописный подлинник» Никодима Сийского XVII в. [15]. Это «наставление» монаха-иконописца об эксплуатации здания в зимний и весенне-летний периоды настолько интересно, что уместно привести его полностью:

Оглавление о церквах каменных и древяных и о иконах и о ризнице и книгохранительнице и о прочих церковных потребах кои затворены бывают в зимное время и когда их потребно от зимы просушивати.

Марта месяца числе церковныя окна в ясныя ведренныя дни и в хлад ветра тепла в 3-м часу дни отворяти и за два часа до вечера затворяти. Аще и мразно тогда, но ветрами вешними всякия вещи сиречь церковныя потребы зело зело сушить и холод ис церкви изводить и во внутренних пределех сушить и удобно творить. Потребно и в потомныя сиятельныя дни в ведренное время и егда хлад ветра блага отворяти окна и церковныя двери ради церковной просушки и прочих выше помянутых статей. А егда дождь и тепло велие или пасмурное время з дождем продолжающим тогда церковь и окна затворяти и отпоти в церкви не будет и никоего повреждения ни же тления церковным вещем. А когда буде мокро на иконах явится сиречь отпоть от воздушный теплоты губою мяхкою грецкою или платом чистым мяхким белым излехка мокроту отирати смотрителне чтоб повреждения не учинить золотой инокопи и краскам тогда олифа проста и левкас. От намочки на иконах хранитися должно дождливых времен церковь затворяти тогда. В ведренныя жив сиятельныя дни и в потребныя ветры церковь и окна вселетно отворяти должно. Благотрудие похвально и мзда от бога готова.".

В более конкретной форме подобные правила были опубликованы одним из основоположников архитектурной реставрации в России П. П. Покрышкиным в 1915 г. [35], а физическая суть этого метода сформулирована известным теплофизиком К. Ф. Фокиным в 1970 году (подробнее в Главе 2 настоящей диссертации). В работах архитектора-реставратора И. Г. Сахаровой [44] описаны примеры устройства отопления и вентиляции в зданиях XVI — XVIII вв.

Эти устные и письменные сведения, дополненные автором диссертации при натурном обследовании (поиске остатков печей, внутристенных и подпольных каналов отопления и других систем обогрева и вентиляции) Рождественского собора XIII в. в Суздале, Смоленского собора XVII в. Ново девичьего монастыря и церкви Илии Пророка в Черкизове XVII в. в Москве, Владимирской церкви XVII в. в селе Куркино (Московская обл.), церкви Ильи Пророка в Рощенье XVIII в. в Вологде и ряда других памятников позволяют выявить некоторые закономерности.

Большинство каменных культовых построек (соборов и церквей), возведенных до XVIII в., были не отапливаемыми. Среди них можно выделить два режима содержания.

Большие по размерам, отдельно стоящие здания, как правило, закрывались на зиму («от Покрова до Пасхи», то есть с 14 октября по апрельначало мая по новому стилю). В этот период служба обычно велась в расположенной рядом небольшой, отапливаемой церкви. Так, например, два таких уникальных памятника домонгольской эпохи как собор Св. Георгия XII в. в Старой Ладоге и собор Бориса и Глеба XI в. в Кидекше никогда не были отапливаемыми. Поэтому и по сей день рядом с ними существуют небольшие церкви, в которых зимой происходит богослужение.

Соборы и церкви, имеющие теплые пристройки (трапезные палаты, притворы и т. д.)., функционировали и в зимнее время, ограниченно обогреваясь с помощью теплого воздуха, поступающего через дверные проемы из этих помещений — церковь Михаила Архангела XVII в. с трапезной палатой Спасо-Андроникова монастыря в Москве, Рождественский собор Пафнутий-Боровского монастыря XVI в. в Калужской области и др. Однако, в ряде случаев, особенно на севере Руси, применение такого способа обогрева заставляло вносить изменения в конструкции интерьера здания. Так например, в церкви Введения (начала XVI в.) с трапезной и в Больничной церкви Евфимия (XVII в.) Кирилло-Белозерского монастыря (Вологодская обл.) были сооружены внутренние пониженные своды, а в одном из помещений самих Больничных палат пониженный деревянный потолок, которые обеспечивали сохранение тепла зимой в нижних зонах зданий. Интересным элементом интерьера высоких, преимущественно деревянных, а в отдельных случаях и каменных церковных зданий, появившимся в XVI в можно считать «деревянное небо», так же представляющее собой пониженный деревянный, как правило, расписной потолок. Его появление в первую очередь было обусловлено стремлением улучшить комфортность интерьера, как это можно видеть в соборе XVI в. Спасского монастыря на Угре (Калужская обл.).

Со слов известного псковского архитектора-реставратора М. И. Семенова мы знаем еще об одном способе единовременного улучшения микроклимата церквей в холодный период. За час-два до начала службы в помещения вносили ведра с раскаленными древесными углями и расставляли на полу. Очевидно, такой подогрев одновременно способствовал снижению чрезмерной влажности, так как хорошо известна способность древесного угля сорбировать водяные пары воздуха. Можно предположить, что подобный способ локального обогрева существовал еще в домонгольский период. Об этом свидетельствуют обнаруженные в результате археологических исследований ряда памятников XXIII вв. небольшие каменные ящики с остатками древесного угля, располагавшиеся в алтарной части храма [39] и предназначенные, скорее всего, для согревания священнослужителей.

Весьма примечательно одно изменение происшедшее в русской архитектуре, тесно связанное с режимом содержания зданий и климатическими особенностями: начиная с XIV в. в культовых постройках появляется такая часть здания, как подклет, представляющая для нас несомненный интерес.

В первоначальном типе крестово-купольного храма, заимствованного Русью в Византии, подклета не было. Впервые подклет появляется в царских теремных церквях — Благовещенском соборе Московского Кремля. В дальнейшем, начиная с XV в., подклет уже встречается в отдельно стоящих культовых постройках, не связанных с другими зданиями. В качестве наиболее ярких примеров архитектурных сооружений такого рода можно назвать собор Рождества Богородицы XV в. Ферапонтова монастыря, Церковь Вознесения в Коломенском XVI в., церковь Антипия, «что на колымажном дворе» XVI в. и Смоленский собор XVII в. Новодевичьего монастыря в Москве. Возникновение подклета, наряду с архитектурными (например стремлением увеличить высоту храма) и конструктивными (удобством соединения с жилыми помещениями) требованиями, можно объяснить желанием улучшить комфортность (тепло-влажностные условия) внутри здания и обеспечить его сохранение. Именно наличием подклета мы объясняем в первую очередь уникальную сохранность фресок Дионисия в ферапонтовском соборе.

Позднее подклет трансформируется в низкий зимний храм, отопление которого в холодный период создает тепло-влажностные условия, способствующие сохранению верхней церкви и ее убранства. Примерами такого решения служат Владимирская церковь в селе Куркино и Троицкая церковь, что в Марчугах, XVII в Фаустово (Московская обл.), церковь Покрова в Филях XVII в. в Москве и ряд других построек XVII — XVIII вв.

Начиная с XVIII в. и, особенно в XIX в., еще более возрастает внимание к созданию комфортных условий внутри зданий. Этому благоприятствует развитие новых архитектурных стилей — ампира и классицизма. Одновременно во многих древних храмах устраиваются системы отопления. Однако их обогрев, особенно высоких центрических сооружений и сооружений со сложным объемно-пространственным решением (крестово-купольный тип), имеющих разную толщину стен по высоте, зачастую приводил к ухудшению состояния сохранности внутренних росписей и декора. Поэтому позже предпринимались попытки исправить положение строительными приемами. Так во владимирском Успенском соборе с уникальными росписями Андрея Рублева барабаны были «отсечены» от основного объема с помощью стеклянных фрамуг. Однако это не только не улучшило тепло-влажностный режим здания, но и исказило его архитектурный облик.

Приведенные примеры показывают, что проблема нормализации температурно-влажностного режима зданий существовала давно. Для жилых и гражданских зданий она решалась исходя из одной цели — обеспечить в помещении комфортные для людей условия [44]. В этих случаях древние зодчие не были ограничены в выборе строительных приемов и средств. Место печи в той или иной части здания, расположение и размеры окон и дверей, общая планировка здания строго не регламентировались и диктовались преимущественно соображениями удобства.

Иначе обстояло дело в культовых сооружениях. Возведенные в соответствии с церковными требованиями в канонических архитектурно-конструктивных формах, созданных, как это, например, было с крестово-купольным типом храма, для теплого климата Византии, с определенной планировкой внутреннего пространства, эти здания не допускали существенных переделок, что создавало определенные трудности для их последующей эксплуатации и содержания.

Современные представления в области обеспечения сохранности памятников из камня от воздействия природных и антропогенных факторов можно свести к трем взаимодополняющим направлениям.

Инженерно-конструктивные способы защиты. Эти способы наиболее традиционны, так как и в древности и сейчас они защищают материалы памятника от одних и тех же факторов: осадков, грунтовых вод, верховодки. При натурном изучении памятников мы находим примеры широко распространенных и по сей день приемов. Это прокладка бересты в качестве гидроизоляции, обмазка фундаментов и подземных частей стен глиной (устройство глиняных «замков») и дренаж для защиты от увлажнения грунтовыми водами. Вблизи Ферапонтова монастыря автором диссертации обнаружены дренажные системы в виде глубоких рвов, заполненных валунами средней величины, вдоль крутого берега ручья, соединяющего Барадавское и Пасское озера, сохранившиеся до наших дней в рабочем состоянии. Можно предположить, что, в том или ином виде, они возникли уже в XVI в. когда на этом месте была построена водяная мельница. Существовали и другие оригинальные технические решения. В качестве таковых можно упомянуть, например, устройство фундамента из крупных валунов, уложенных «на сухо», то есть без раствора, при возведении Успенского собора (XV в.) Кирилло-Белозерского монастыря, расположенного на низком берегу Сиверского озера. Подобная система кладки препятствовала подсосу грунтовых вод. Со времени применения в памятниках архитектуры воздушных металлических связей появился способ защиты от коррозии металла, заведенного в стену, и одновременного предотвращения конденсационного увлажнения участков примыкающей каменной кладки, обусловленного высокой теплопроводностью металла. Такая комплексная защита достигалась путем оборачивания концов связей, находящихся в контакте с камнем, необезжиренной овечьей шерстью, которая служила теплоизоляцией и, одновременно, обладая гидрофобными свойствами, защищала металл от влаги, находящейся в камне. Примеры такого использования необезжиренной овечьей шерсти найдены при реставрации. Троицкой церкви XVIII в. в Свиблово.

Существуют единичные примеры улучшения теплозащитных свойств тонкостенных конструкций древних памятников. В 1980 г. при реставрации Архангельского собора Московского Кремля на своде главы Покровского придела XVI в. были обнаружены остатки войлочной теплоизоляции. При шлемовидной форме главы предела, металлические кровельные листы (или черепица) укладываются практически по тонкому кирпичному своду. Такая конструкция легко промерзает в московском климате. Для предотвращения этого явления древние зодчие проложили между покрытием и сводом войлок, защищенный от гниения известью.

Постепенно технический арсенал инженерно-конструктивных способов расширялся и видоизменялся. Для защиты стен, и декора фасадов зданий от увлажнения осадками (фактор весьма существенный для климата средней полосы России) начали значительно увеличивать вынос кровли, а водометы, характерные для средневековых построек, постепенно стали заменять водосточными трубами, как это можно видеть в совершенно разных по стилю и времени сооружения постройках: Успенском соборе XII в. во Владимире, стенах и башнях XV — XVI вв. Московского Кремля, церкви Петра и Павла XV в. во Пскове и др. Увеличивают размеры, а, следовательно, и защитные функции навесов над наружными иконами и стенописями, например, в надвратной церкви Преображения XVI в. и Казанской башне XVII в. Кирилло-Белозерском монастыре, в соборе Новоспасского монастыря XVII в. в Москве. В наше время этот прием получил дальнейшее развитие. В церкви Спаса Преображения на Ильине улице XIV в. в Новгороде наружная икона, написанная над западным входом, помимо металлического навеса над ней, имеет фронтальную защиту из прозрачного оргстекла. В целом эта конструкция приближается к музейной витрине и способна предохранить памятник не только от атмосферных воздействий, но и от актов вандализма.

Значительное техническое развитие в XX веке получили способы защиты памятников от влаги поднимающейся снизу (грунтовые воды и верховодка). Так, например, для защиты от поднимающейся влаги построек Ферапонтова монастыря московским институтом «Спецпроектреставрация» были разработаны проекты кольцевого и пластового дренажей, первый из которых осуществлен. По техническому уровню эти решения конечно не сопоставимы с примитивными дренажными траншеями: выше стали надежность и эффективность работы подобных систем. В 1960 х годах итальянским инженером G. Massari [80] был предложен метод сплошной горизонтальной гидроизоляции. Суть метода состоит в том, что в стене путем последовательного сверления прорезается горизонтальная «щель», в которую заводится листовая, чаще свинцовая, гидроизоляция. Работа выполняется небольшими захватами на всем увлажняемом участке стены. Таким способом, например, была защищена стена с росписями Перуджино в монастыре Santa Maria Maddalena de' Pazzi во Флоренции. Своеобразным развитием метода сплошной горизонтальной гидроизоляции является его сочетание с химической пропиткой. В этом случае сверление стены производится с определенным шагом и в полученные отверстия нагнетается гидрофобизирующий раствор, который пропитывает камень и создает сплошной водонепроницаемый слой Один из вариантов этого метода изложен M. Mamillan в лекциях Римского центра по подготовке реставраторов [79].

С середины нашего столетия помимо чисто инженерных методов с переменным успехом применяются электрофизические способы осушения каменных конструкций [18,28]. Так электроосмотический метод осушения был применен во дворце Монплезир в Петродворце, в доме наместника Киево.

Печерской лавры [51], в церкви Святой Анны XV в. в Варшаве [43] и в ряде других зданий.

В отдельных случаях над памятником археологии и, даже архитектуры, возводятся специальные сооружения. В качестве примеров можно упомянуть защитные павильоны различных конструкций: над археологическими остатками Спасской церкви XI в., раскопанной в 1953 г. М. К. Каргером [25] в г. Переяславе-Хмельницком (Украина), над руинированным зданием мавзолея Айша Биби XIV в. в г. Джамбуле (Казахстан), над домом, в котором родился И. В. Сталин, в селении Гори (Грузия). Отдельно, как пример оригинального современного технического решения, соединяющего конструктивные и теплофизические способы, следует назвать защитное сооружение над храмом Аполлона Эпикурейского V в. до н. э., расположенного в горах западного Пелопоннеса (Греция) на высоте 1130 метров над уровнем моря. Сравнительно легкая, что немаловажно, учитывая труднодоступность памятника, тентовая конструкция с вантовым креплением защищает от атмосферных воздействий постройку размером 38,24×14,48 м и позволяет создавать с помощью простых воздушных обогревателей микроклимат, необходимый для сохранения мрамора, из которого сооружен памятник (Рисунки 1 и 2). Греческие реставраторы рассматривают такую защиту, как временную на 15 — 20 лет, пока не будут найдены составы для консервации данного вида мрамора.

Практикуется замена копиями и перенос в музеи отдельно стоящей скульптуры и небольших археологических объектов (Музей Акрополя в Афинах, Пинакотека в Мюнхене, Музей им. Андрея Рублева в Москве, Новгородский художественный музей-заповедник и множество др.), фрагментов архитектурного декора (знаменитые скульптурные изображения химер с Собора Парижской Богоматери, скульптуры святых и декор с фасадов кафедрального собора в Страсбурге, архитектурные фрагменты в лапидарии Музеев Московского Кремля и музее архитектуры им. A.B. Щусева), если.

Рисунок I. Храм Аполлона Эпикурейского V в. до н. э. Греция.

Рисунок 2. Защитная конструкция над Храмом Аполлона Эпикурейского V в. до н. э. Греция обеспечить их дальнейшее сохранение на первоначальном месте не представляется возможным. Интересно проследить судьбу белокаменной скульптурной композиции из городской усадьбы РИ. Воронцова — П. М. Апраксина на улице Знаменка в Москве. Выполненная скульптором И. П. Витали в 1814 г, она украшала аттик главного дома до 1937 г., когда здание было реконструировано, а демонтированная скульптура, без фотофиксации и обмеров перевезена на территорию бывшего Донского монастыря, где находилась по 1947 г. в виде фрагментов. В 1947 г. композиция была собрана на газоне перед корпусом братских келий. В 1994 г. после передачи монастыря церкви, скульптура была вновь демонтирована, правда, на этот раз с проведением фотофиксации и описанием технического состояния. Известняковые блоки после консервационной обработки были складированы под специальным навесом у южной стены монастыря. Работы выполнены при методическом руководстве и непосредственном участии автора диссертации.

Теплофизические методы сохранения направлены на стабилизацию термодинамического состояния камня, как сложной гетерогенной системы. Известно, что интенсивность процессов переноса энергии (тепла) и вещества в твердом теле (в нашем случае камне), обуславливающих его изменение (старение), зависит, прежде всего, от скорости изменения граничных условий или, другими словами, от скорости изменения параметров окружающей среды [29]. Под параметрами среды мы, прежде всего, понимаем температуру и относительную влажность воздуха, которые можно регулировать (поддерживать) определенным образом, позволяющим снизить интенсивность процессов старения в камне и обеспечить его сохранность. В музейных условиях это требование выполнить просто. Достаточно в помещении или витрине, где находятся экспонат, поддерживать постоянные температуру и влажность. Гораздо сложнее обстоит дело с памятниками, находящимися на открытом воздухе, параметры которого непрерывно меняются. В этом случае нужно или изолировать памятник от внешних воздействий, как это сделано с наружной иконой церкви Спаса Преображения на Ильине улице в Новгороде, или с храмом Аполлона Эпикурейского в Греции (см. выше), или менять температуру и относительную влажность воздуха внутри здания таким образом, чтобы «компенсировать» воздействие внешнего климата, то есть снизить тепломассоперенос через стену. Поэтому теплофизические способы применимы для объектов музейного хранения и декора (включая монументальную живопись) в интерьере памятников архитектуры. В отдельных случаях эти методы могут оказатсья эффективными для не полностью замкнутых архитектурных пространств, как в случае Крестовой галереи Домского собора в г. Риге. В результате натурных исследований, проведенных автором диссертации на этом памятнике, были выявлены основные источники увлажнения белокаменного декора: верховодка и конденсат, а в качестве мер для нормализации влажностного состояния камня, наряду с гидроизоляцией фундаментов и другими общестроительными мерами, рекомендован ограниченный воздушный обогрев конструкций в зимний период. Результаты работы доложены автором на международной конференции в Риге в 1990 году [45].

Химические способы защиты (консервации) камня включают: поверхностную или глубинную (обессоливание) очистку, структурное укрепление и защитную обработку (антисептирование, гидрофобизацию).

Очистка камня является сложной в техническом и эстетическом отношениях самостоятельной проблемой. В последнее время, наряду с химическими способами, все чаще применяются нейтральные по отношению к камню регулируемые методы расчистки. К ним относятся: традиционная пароструйная обработкаусовершенствованный «пескоструйный» метод, использующий в качестве абразивов частицы различного размера и твердости от корунда до скорлупы орехов и позволяющий регулировать энергию очищающей «струи" — ультразвуковой способ и лазерная расчистка. Последний метод, хотя и остается весьма дорогостоящим, но уже не является экзотическим. Промышленно выпускается лазерное оборудование для очистки камня, существуют значительные по масштабам примеры его применениямраморные крестильная купель и капители колонн в монастыре 81. ТгорЫте в Арле [103], западный известняковый фасад собора в Пуатье во Франции.

Говоря о химических методах консервации камня, подчеркнем, что предметом рассмотрения диссертации являются структурное укрепление и защитная обработка (гидрофобизация). Эти способы в отличие от инженерно-строительных и теплофизических реализуются путем вмешательства в подлинный материал памятника, частичной или полной модификацией его свойств.

В этой связи уместно обсудить бытующий среди реставраторов тезис об «обратимости», применяемых материалов [4]. Смысл, который вкладывают специалисты в это понятие, состоит в следующем. При работе с памятником желательно применять такие материалы, которые, в случае необходимости, можно удалить без ущерба для памятника, вернув его в состояние до реставрации. Требование безусловно правильное, однако посмотрим насколько и в каких случаях оно выполнимо. При реставрации скульптуры понятие «обратимости», скорее всего, возникло при анализе таких операций, как склейка фрагментов и воссоздание утраченных деталей [5]. Придав скульптуре или другому объекту «экспозиционный» вид, реставратор хочет иметь возможность, при получении новых сведений о произведении, видоизменить его, то есть иными словами «разобрать» и «собрать» заново без повреждения подлинных фрагментов. Это побудило реставраторов к подбору обратимых клеев и доделочных масс, менее прочных, по сравнению с материалом произведения, которые могут быть удалены при повторной реставрации. Предполагается, что в рассмотренном примере, мы имеем дело со «здоровым» материалом (камнем) подлинника. Если же «состарился» сам материал и требуется его структурное укрепление, путем пропитки химическими составами, то уже нельзя столь однозначно трактовать требование обратимости. Когда реставратор стоит перед дилеммой: или пропитать камень укрепляющим составом, или он рассыпется, то, очевидно, что будет принято первое решение, независимо от того, «обратим» или нет, имеющийся в распоряжении реставратора материал.

Другое существенное изменение этой проблемы заключалось в том, что если раньше принято было считать, что консервация должна быть сделана «на века», то сегодня вся последовательность работ по реставрации и сохранению памятников стала рассматриваться как определенный этап работ, который необходимо периодически повторять. В 1964 г. это положение уже было сформулировано в Статье 3 Венецианской Хартии — «Консервация памятников предполагает, прежде всего, постоянство ухода за ними».

В настоящее время практически все исследователи подчеркивают важность изучения причин разрушения каждого конкретного объекта: только зная их, можно определить необходимые реставрационные мероприятия. Под укреплением камня понимают упрочнение его материалом, который глубоко проникает в камень, улучшает его когезионную прочность, механические свойства и адгезию ослабленных частиц и слоев к прочным внутренним слоям.

До настоящего времени, не получены вещества, способные консолидировать структуру камня и которые, в случае необходимости, можно полностью удалить из камня после его обработки. Вероятно это и невозможно. И в последние годы усилия исследователей направлены на разработку и применение реставрационных материалов, близких по своей химической природе естественному и искусственному камню [77].

Поэтому одной из главных проблем в ходе диссертационного исследования было, учитывая современное многообразие химических продуктов, стремление к достоверной оценке эффективности и безопасности применения того или иного реставрационного материала.

Химической защитой камня, как научной проблемой, начали заниматься еще в первой половине XIX в. Говоря о «защите» камня, необходимо заметить, что в прошлом и в начале нынешнего века под защитой или «лечением» камня подразумевались, помимо расчистки, в основном способы его структурного укрепления. Как правило, именно необходимость сохранения осыпающегося, деструктированного камня вызывала потребность проведения каких-либо мероприятий. Собственно «защита» камня стала актуальной примерно во второй трети XX века, когда реставраторами и исследователями была осознана необходимость превентивной консервации каменных материалов, то есть защиты их от воздействия атмосферы, становящейся с течением времени всё более агрессивной. Именно для 1970;х годов характерно появление работ ведущих европейских специалистов в области консервации камня: I. Riederer [89], К. Hempl [67], Т. Stambolov [97], С. Price, L. Arnold [83], посвященных истории применения в этой области различных химических веществ и оценке результатов их использования. В начале 1980;х годов автором диссертации и соавторами опубликованы два обзора, посвященные применению полимерных материалов для укрепления и защиты камня [46] и оценке эффективности различных способов консервации [48].

По опубликованным данным первым материалом, который использовался для структурного укрепления камня, было жидкое стекло. Во второй половине XIX в. была опробована пропитка камня алюминатом магния. В 1883 г. в Англии и в Америке были выданы патенты на укрепление камня фторидами и фторсиликатами магния, алюминия, цинка и т. п. Примерно в это же время в.

Англии был предложен способ укрепления камня при помощи раствора гидрата окиси кальция. Еще раньше для этой цели было проведено опробование гидрата окиси бария. При обследовании Вестминстерского аббатства в Англии в 19 041 907 гг. было установлено, что проведенная в 1856—1860 гг. обработка гидратом окиси бария, смешанным с сернокислым барием, способствовала процессу перекристаллизации и упрочению известняка. В 1907 г. был запатентован способ упрочнения камня 1%-ным раствором хромовой соли и жидкого стекла. Затем в качестве активатора кристаллизации стали использовать активный кремнезем.

Еще в 70−80-х гг. XIX в были выданы патенты на метод укрепления камня при помощи фторсиликатов, названных в этих патентах флюатами. После обработки флюатами камень становился твердым и прочным, однако через несколько лет обнаружилось, что результаты укрепления не оправдали ожиданий: под плотной коркой камень продолжал разрушаться.

С древних времен известна обработка камня натуральными органическими соединениями. Первые сведения о применении пчелиного воска исходят из Египта за 4200 лет до н. э. Его применяли, в частности, для покрытия мраморных скульптур [66]. Воска, масла или их смесь наносили на поверхность каменных объектов, по всей вероятности, не только по эстетическим соображением, но и из желания защитить их от воздействия атмосферы. Известный польский исследователь в области консервации камня проф. В. Домасловский, анализируя многочисленные органические соединения естественного и искусственного происхождения, применяемые для защиты камня, отдает предпочтение микрокристаллическому и полиэтиленовому воскам [66]. Вместе с тем говоря о том, что воск не только предохраняет мрамор, но и придает объекту требуемый блеск и сообщает более интенсивный цвет камню, Домасловский подчеркивает недолговечность восковых покрытий. С середины прошлого века разрабатывались составы для укрепления и защиты камня из шеллачного и дамарного лаков, льняного масла и многих других натуральных органических соединений [66]. Однако применение органических материалов для защиты камня от атмосферных воздействий становилось все более ограниченным.

Развитие органической химии в XX в. принесло много новых материалов для консервации камня. Практически все искусственные смолы опробовались для укрепления камня, но ни одно из предложенных средств целиком не решало проблемы. Ещё в 1861 г. Хоффманом впервые было предложено для укрепления камня использовать тетраэтоксисиланТЭС- (эфир кремниевой кислоты) [63]. Однако это вещество продолжало оставаться экзотичным (лабораторным) продуктом до тех пор, пока в 1924 г. не стало выпускаться промышленно. Доступность ТЭС побудила английского специалиста в области изучения и реставрации произведений искусства Лаури запатентовать его в 1926 г для защиты камня. [76]. Дальнейшие попытки использовать коммерческий продукт, выпускаемый под названием «этилсиликат» и представляющий собой частично полимеризованный ТЭС для реставрации ряда зданий в Англии были неудачными. В обзоре британского опыта консервации камня (1964г.) констатируется, что все известные (на то время) попытки практически использовать этилсиликат, включая и опыты Лаури, не были обнадёживающими [65].

Вместе с тем, несмотря на первые негативные результаты, исследования по использованию ТЭС и его различных производных были продолжены. По мнению ведущих и итальянских специалистов, отрицательные результаты были связаны не столько с неправильным выбором укрепляющего состава, сколько с неправильным подходом к самой проблеме укрепления [98,100]. Не учитывались причины, приводящие к разрушению каменных объектов. Считалось, что поверхностного укрепления достаточно для надежной консервации камня. Однако такая обработка не только не обеспечивает долговременной защиты, но может даже и ускорить разрушение [91]. Это происходит по двум причинам. Во-первых, при определенных условиях, влага способна конденсироваться и накапливаться под обработанной поверхностью, проникая туда в виде пара или же в результате капиллярного всасывания дождевой и грунтовой воды через незащищенные участки. При изменении температурно-влажностных условий влага испаряется, а соли, содержащиеся в ней кристаллизуются под обработанным слоем, что может приводить к его отслоению. Во-вторых, изменение объема тонкого поверхностного слоя под действием температуры и влаги может существенно отличаться от изменения объема внутренних слоев камня (см. ниже раздел «Разрушение каменных материалов»), что вызывает напряжение сдвига и со временем приводит к разрушению.

Продукты на основе ТЭС (алкоксисиланы), уникальные среди органических мономеров, оказались привлекательны для консервации камня благодаря возможности использования их для глубокой пропитки, так как они могут быть превращены из лёгких жидкостей в полностью стабильный, неорганический конечный продукт внутри пористого камня без термообработки, то есть при реальной температуре окружающего воздуха. Теоретически, конечный продукт представляет собой композицию, подобную минеральному составу самого камня. Формирование твёрдых продуктов из первоначальной жидкости сопряжено с гидролизом и конденсацией продуктов реакции. При этом химический состав и физические свойства получаемого осадка зависят от состава и степени гидролиза исходных продуктов, температурно-влажностных условий в течение всего процесса, что приводит к получению неоднозначных (иногда хороших, иногда плохих) результатов. Тем не менее достаточно большое число положительных примеров, полученных при использовании алкоксисиланов, стимулировало исследователей к дальнейшему улучшению этих материалов.

Алкоксисиланы и другие органические кремнийсодержащие продукты относятся к большому классу материалов, называемых силиконами. В 1947 г. силиконы, и в том числе ТЭС хорошего качества и степени очистки начал выпускать один из крупнейших химических заводов Европы — концерн «Ваккер — Хеми». В 1967 — 1970 гг. различными исследователями были получены и доложены положительные результаты использования силиконов, выпускаемых с использованием современной химической технологии [82]. С тех пор силиконовые продукты и их производные вызывают повышенный интерес исследователей и практиков, занимающихся консервацией разрушенного камня [90,104].

Первый отечественный укрепляющий материал на основе ТЭС был разработан и запатентован автором диссертации совместно с учеными Государственного научно-исследовательского института химии и технологии элементоорганических соединений в 1980 году [2], а результаты применения этого «Кремнийорганического укрепляющего состава» (КУС) для структурного укрепления камня доложены на международном совещании в Москве в 1987 г. [1].

Тенденция преимущественного использования материалов именно этого класса отчетливо прослеживается в реставрационной практике различных стран в последние десятилетия .При этом, как правило, продукты на основе ТЭС и его производных (алкоксисиланы, алкоксисилан — акриловые сополимеры и т. д.) используются для структурного укрепления камня. Материалы на основе силоксановых олигомеров и полимеров являются основой большинства гидрофобизирующих продуктов, используемых для защиты поверхности камня [61,70].

Каменные материалы, применявшиеся при создании памятников культуры весьма многочисленны и разнообразны. В качестве основных из них следует назвать естественные (известняки, доломиты, мрамора, песчаники, изверженные породы) и искусственные материалы — кирпич (плинфа), керамика, растворы для выполнения лепного декора и скульптуры, а так же различные штукатурки. Все эти материалы, существенно различаются по химическому составу и свойствам. Однако для нас особенно важно то, что большинство из них относится к классу капиллярно-пористых тел, что, в конечном итоге, обуславливает сходные виды и механизмы разрушения.

Факторы, влияющие на разрушение капиллярно-пористых материалов весьма разнообразны. Для целей же данной работы ограничимся описанием и анализом наиболее важных видов разрушения, связанных с воздействием природных и антропогенных факторов.

Морозное разрушение. Роль этого механизма в общей картине разрушения капиллярно-пористых материалов весьма велика. Оно обусловлено периодическим замерзанием и оттаиванием находящейся в материале влаги и связанным с этим изменением ее объема «на 9%. При достаточном водонасыщении материала, когда заполнено 75−80% открытых пор, давление растущих кристаллов льда на стенки капилляров при X = - 22 °C, в отдельных случаях, может достигать величины 2000 кг/см^. Но даже при меньшем среднем влагосодержании камня сравнительно легко возникает насыщение поверхностной его зоны, поскольку процесс миграции влаги к охлажденным поверхностям протекает достаточно быстро. Чем больше частота и количество циклов замораживанияоттаивания, а в начале весны — конце зимы в климате средней России это может происходить каждые сутки, тем скорее происходит деструкция материала.

Солевое разрушение. Этот вид разрушения может проявляться двояко. Во-первых, при наличии и миграции жидкой влаги в материале, она может растворять и транспортировать соли, а при определенных термодинамических условиях, переносить и основные минералы камня. Причем в одних зонах преобладает растворение, в других же — кристаллизацияв первых из них камень разрыхляется, во-вторых — уплотняется и происходит образование так называемых «корок», могущих отслаиваться от основного материала. Повреждения, причиняемые коркообразованием, бывают весьма значительными [93,103].

Во-вторых, некоторые соли способны образовывать кристаллогидраты с разным количеством кристаллизационной воды и разным объемом. Наиболее «опасными» сочетаниями солей, вызывающими разрушение, являются комбинации сульфатов натрия и магния. Переход одной модификации в другую происходит непосредственно в твердой фазе при обычных для природных условий колебаниях температуры и влажности воздуха и сопровождается резким изменением общего объема соли, что, как и в случае морозного — - разрушения, приводит к значительному циклическому давлению на стенки капилляров и пор и, в конечном итоге, к разрушению структуры материала. Этот переход путем поглощения водяных паров из воздуха или обратный процесс идут в пределах 0° ч- 30 °C при относительной влажности воздуха 61 — 82%.

Химическое и биологическое разрушение. В последние десятилетия практически все исследователи отмечают значительное ускорение процессов разрушения камня [72,93]. В качестве главной причины этого явления называют общее ухудшение экологии, особенно в промышленных районах больших городов. Последнее положение достаточно наглядно демонстрирует А. А. Михайлов с сотрудниками в обстоятельной работе, посвященной анализу степени разрушения известняка и песчаника в разных районах европейской части России [81]. Загрязненность атмосферы, в первую очередь, соединениями серы и азота в результате деятельности промышленных предприятий, транспорта и других антропогенных факторов, способствует быстрому развитию химической и биологической форм коррозии камня. Взаимодействуя с влагой воздуха и материалов эти соединения образуют кислоты (802 + НЮ -> Ш804), растворяющие и преобразующие минералы камня. Типичной реакцией при разрушении камня карбонатных пород (известняк, мрамор, некоторые виды песчаника) является превращение кальцита в гипс:

СаСОз + Н2 804 Са804 Образование гипсовых или, как их называют черных, корок на поверхности камня по мнению французского петрографа В. Верже-Бельми [103] происходит по следующей схеме (рисунок 3).

Здоровый мрамор

Термические микротрещины.

Осаждение 802 на влажную поверхность камня. Начальная стадия образования гипса.

Растворение кристаллов кальцита серной кислотой.

Образование «черных корок» и слоя чистого гипса.

Рисунок 3. Схема «перерождения» кальцита в гипс и образования «черных» корок.

Чешский исследователь И. Шрамек на основе изучения изотопным методом состояния камня в памятниках Праги полагает, что главным фактором разрушения является присутствие в атмосфере соединений серы, главным образом ее двуокиси — Б02 [96].

Присутствие микроорганизмов и биообрастателей усиливает и углубляет процессы деструкции камня. В основе механизма биокоррозии лежат физические и химические процессы: механическое расклинивающее действие набухших клеток и внеклеточных гигроскопичных веществ, изменение паропроницаемости и сорбционной способности камня вследствие образования бионаслоений, гидролиз минералов камня органическими и минеральными кислотами, образуемыми микроорганизмами, а также реакции обмена и комплексообразования между метаболитами и минералами [40,87].

Каменные архитектурные и археологические памятники и каменную скульптуру на открытом воздухе могут повреждать разные группы микроорганизмов, водорослей, лишайников, мхов и даже цветковых растений [85]. Наряду с хемолитотрофными (нитрифицирующими, тионовыми) и фотосинтезирующими микроорганизмами, которые не нуждаются в органических веществах, в повреждении камня принимают участие микроорганизмы, зависящие от наличия органических веществ. Они развиваются либо в ассоциациях с фотосинтетиками или хемолитотрфными микроорганизмами, либо используют органические загрязнения. Развитие тех или иных форм микроорганизмов и биообрастателей в значительной степени зависит от уровня увлажнения камня, который может варьировать от постоянного, например в фонтанах, до периодического увлажнения только небольшими порциями конденсационной влаги, от климата местности, уровня загрязненности атмосферы. По мнению Н. Л. Ребриковой и Н. В. Мантуровской высокий уровень загрязненности воздуха, ингибируя развитие лишайников на поверхности камня, благоприятствует тем самым колонизации его микроорганизмами и водорослями, что в конечном итоге способствует разрушению [86].

Как мы видим, весьма важным фактором в процессе химического и биологического разрушений является наличие на поверхности камня или в его порах жидкой влаги. В результате выполнения проекта «ЕВРОМРАМОР» в рамках европейской программы «ЭВРИКА» (научным руководителем проекта с российской стороны является автор диссертации) при сравнительной оценке воздействия загрязнителей воздуха на мрамор в разных климатических условиях [30], получены весьма любопытные результаты. Оказалось, что в Мюнхене и Вене, где загрязненность воздуха меньше чем в Москве, скорость коррозии мрамора — выше. Этот факт объясняется тем, что в Москве в течение четырех-пяти месяцев осадки выпадают в виде снега и в этот период, в отсутствие жидкой влаги в материалах, многие процессы, в частности химическое и биологические, прекращаются или замедляются.

Температурноусадочнодеформативное разрушение. Подобное разрушение обусловлено способностью капиллярно-пористых материалов сорбировать водяные пары и, в результате этого, увеличивать свой объем («разбухать»). Чем выше влажность окружающего воздуха, тем больше влаги содержит камень и тем значительней его объемные деформации. При снижении влажности воздуха идет обратный процесс десорбции (отдачи) влаги материалом, то есть его «усыхание» — уменьшение объема. Величины этих деформаций весьма малы и по данным В. Н. Проценко [37] составляют несколько цк. Однако влажность воздуха, особенно в зданиях-памятниках без кондиционирования, может меняться достаточно быстро, и не значительные внутренние напряжения в структуре камня, вызванные не большими, но частыми циклическими деформациями, будут, в конечном итоге «накапливаться» и приводить к разрушению структуры.

Приведенная классификация позволяет наглядно представить процессы, происходящие при разрушении структуры камня. В то же время она не достаточно полно выявляет роль всех факторов воздействия окружающей среды.

Реальные процессы, происходящие в капиллярно-пористой структуре камня много сложнее. Чаще всего названные механизмы разрушения действуют комплексно. В зависимости от природных и климатических условий, экологии местоположения памятника (промышленная или сельская атмосфера) и конкретных свойств, составляющих его материалов, роль того или иного механизма разрушения может существенно изменяться.

Автором диссертации совместно с Л. М. Веховой и А. Н. Спицыным [50] исследованы минералого-структурные преобразования камня в результате воздействия комплекса внешних факторов, на примере белокаменного памятника XVI в. — ц. Преображения в с. Остров (Подмосковье). В результате электронно-микроскопического изучения образцов известняка, отобранных в нижней, средней и верхней зонах здания, установлено, что степень изменения структуры материала в различных элементах памятника связана с интенсивностью воздействия окружающей среды. Наибольшее изменение структуры, оказалось, связано с максимальным изменением тепло-влажностного состояния материала. Однако выявить, какие именно из механизмов разрушения (солевое, морозное и т. д.) реализовались в каждом конкретном случае, не представляется возможным. При микроскопическом изучении мы способны констатировать наличие микротрещин и других дефектов структуры камня, но не можем однозначно определить — кристаллы льда или кристаллогидраты соли вызвали их появление. Одним из интересных результатов исследования является установление факта, что изменение структуры может происходить как за счет механического образования микротрещин, так и за счет растворения и переноса основных минералов и вторичного минералообразования в результате геохимических процессов. Причем в отдельных случаях эти процессы могут приводить к «залечиванию» имеющихся в материале дефектов. Поясним это весьма важное и интересное наблюдение. Известняк, применявшийся при возведении церкви, мог иметь микротрещины и другие дефекты структуры, обусловленные его генезисом, добычей и обработкой. Геохимические процессы, протекавшие в известняке под влиянием менявшихся в течение четырехсот лет внешних условий, приводили к «разрыхлению» структуры камня в одних зонах и уплотняли ее в других за счет переноса и осаждения основных минералов на уже имевшихся дефектах, то есть как бы залечивали их. Именно результаты вторичного минералообразования мы наблюдали при микроскопическом исследовании.

Сходные по природе явления приводят, к часто наблюдаемому, помутнению (потускнению) настенных росписей в результате образования на их поверхности слоя, так называемой «ямчуги».

Поэтому процессы, происходящие в материале под воздействием окружающей среды, уместнее называть не «разрушением», а «старением». Под термином «старение» мы понимаем совокупность проходящих в материале процессов, приводящих к изменению его структуры, а следовательно и свойств. Учитывая, что мы рассматриваем материал памятника, для нас становится важным любое происходящее с ним изменение. Так, например, изменение фактуры или цвета поверхности скульптуры и архитектурного декора, изменение цвета настенной росписи рассматриваются как не меньшая потеря, чем снижение прочностных свойств или изменение каких-либо других характеристик материала.

Кроме того, в современных теориях прочности (например, кинетическая теория прочности [41]) под разрушением, как правило, понимается макроразрушение образцов под действием внешней нагрузки В нашем случае материал (архитектурный декор) обычно не испытывает существенной внешней нагрузки. Конечно, при старении материала происходит снижение его прочностных свойств, приводящее, в конечном итоге, к макроразрушению. Однако эта стадия изменения материала выходит за рамки настоящей работы, посвященной выбору оптимальных условий сохранения, и относится уже к проблеме реставрации и восстановления (метод анастилоза, технологии склейки, инъекционного укрепления и т. д.).

Исходя из сказанного, все изменения свойств материала, обусловленные изменением его структуры, в дальнейшем мы обозначаем термином «старение».

В отличие от традиционных видов «разрушения» все изменения, происходящие в материале мы рассматриваем, разделив их на два типа, связанные, как будет показано дальше, с особенностями воздействия внешней среды:

— первое из которых назовем «квазистатическим» воздействием, обусловленным циклическим давлением на стенки капилляров и приводящим к «расшатыванию» структуры, то есть образованию и росту микротрещин, а в конечном итоге деструкции материала (морозное разрушение, вторая форма солевого разрушения, температурно-усадочно-деформативное разрушение). Этот процесс не связан с переносом вещества (за исключением переноса водяных паров) внутри материала;

— второй тип — «динамическое» воздействие, обусловленное растворением, переносом и осаждением солей и минералов камня (первая форма солевого разрушения, геохимические процессы).

Характер и степень подобных воздействий, как было указано, зависят от влияния окружающей среды. Отсюда — две возможности, два пути обеспечения сохранности:

— регулирование параметров окружающего микроклимата. Этот путь возможен для объектов музейного хранения и декора (включая настенную живопись) в интерьере памятников архитектуры.

— снижение степени отрицательного воздействия внешних факторов путем консервации (укрепление и защита каменных материалов различными составами). Главным аспектом этого направления, учитывая современное многообразие химических продуктов, является достоверная оценка эффективности и безопасности применения того или иного реставрационного материала.

Рассмотренные во Введении исторические сведения и обзор научных публикаций наглядно демонстрируют сложность проблемы сохранения памятников из камня и неоднозначность возможностей ее решения. Постоянно изменяющаяся среда бытования памятников требует поиска новых средств защиты камня. В то же время, развивающаяся прикладная химия предоставляет все новые реставрационные материалы, эффективность и безопасность которых необходимо оценивать самым тщательным образом.

Можно с уверенностью сказать, что проблема сохранения памятников из камня на открытом воздухе будет актуальна всегда. По мере накопления знаний и расширения технических возможностей могут меняться методы и масштабы приложения наших усилий: от работы с отдельной скульптурой или зданием до снижения загрязненности атмосферы в целых городах и регионах.

Объектом рассмотрения диссертационного исследования выбраны памятники культуры из камня в их взаимодействии с окружающей средой.

Цель работы — проанализировать и обобщить полученные автором за два десятилетия теоретические и практические результаты включающие:

— принципы натурного обследования памятников из камня и диагностики факторов разрушения (Глава 1);

— способы оптимизации микроклимата памятников архитектуры, обеспечивающие сохранность декора (Глава 2) — методы оценки эффективности материалов укрепления и консервации камня (Глава 3).

Выбор объекта исследования определил в качестве метода исследования — системное рассмотрение, системный подход к решению поставленных задач. При анализе результатов натурного обследования, выявлении разрушающих факторов и выборе методов сохранения, памятник рассматривается как часть системы, в которой происходят процессы обусловленные природными и антропогенными факторами.

При рассмотрении вопросов оценки эффективности реставрационных материалов мы также воспользуемся системным подходом, правда в несколько ином виде. В Главе 3 при выборе формы и размеров образцов камня, методов их обработки и лабораторных испытаний мы будем исходить из того, что образец является элементарной ячейкой большого скульптурного блока или стены здания и в нем происходят те же процессы, что и в памятнике в целом.

Научная новизна и теоретическая значимость выполненной работы состоит:

— во введении в научный обиход понятия нормальной влажности каменных материалов, сформулированного на основе анализа физических закономерностей взаимодействия влажного воздуха и капиллярно-пористой структуры камня, предложенного в качестве критерия при диагностике факторов увлажнения;

— в разработке критериев оценки тепло-влажностного состояния конструкций, обеспечивающего сохранность архитектурного декора;

— в постановке и решении задачи выбора оптимальных параметров микроклимата в соответствие с предложенными критериями и с учетом климатических данных;

— в разработке принципов лабораторной оценки эффективности применения реставрационных материалов, основанных на изучении процессов, происходящих в системе камень — реставрационный материал, под влиянием внешних воздействий.

Практическую значимость работы составляют: метод оценки влажностного состояния памятников из камня для диагностики источников увлажнения, методика ограниченного проветривания не отапливаемых памятников архитектуры, способ расчета параметров микроклимата памятников с учетом климатических данных, техническая реализация ряда методов оценки эффективности реставрационных обработок.

Теоретические и практические результаты диссертационного исследования были использованы:

— при натурном обследовании и разработке рекомендаций по консервации белокаменного портала Рождественского собора (XIII в.) в г. Суздале, фасадов Успенского собора (XV в.) и Колокольни Ивана Великого (XVI в.) Московского Кремля, Храмоздательной белокаменной доски церкви Мартиниана (XVI в.) Ферапонтова монастыря (Вологодская обл.), мраморных скульптур некрополя Донского монастыря и Новодевичьего кладбища в Москве, белокаменных консолей Крестовой галереи (XIII в.) Домского собора в г. Риге, каменных «баб» (XI — XIII вв.) из экспозиции Днепропетровского исторического музея, петроглифов на памятнике археологии «Шишкинские писаницы» в восточной Сибири и ряде других памятников из камня;

— для нормализации температурно-влажностного режима путем применения метода ограниченного проветривания в соборе Рождества Богородицы (XVI в.) Ферапонтова монастыря и зданий комплекса мавзолея Ахмед Ясави (XIV — XV вв.) в Казахстане;

— при выборе параметров микроклимата для Рождественского собора XVI в.) Пафнутий-Боровского монастыря (Калужская обл.), Спасо-Преображенского собора (XVI в.) Мирожского монастыря в г. Пскове, церкви Илии Пророка в Черкизове (XVII в.) в Москве, Рождественского собора (XIII в.) в г. Суздале, собора Саввино-Сторожевского монастыря в Звенигороде, церкви Николы на Козлене (XVII в.) в г. Вологде, мавзолея Гур-Эмир (XIV в.) в Самарканде (Узбекистан) и других памятников архитектуры;

— при чтении (1989 — 1997 гг.) в Московском Государственном Художественно — Промышленном Университете им. Строганова лекционного курса «Сохранение и музеефикация памятников монументальной живописи»;

— при разработке учебных планов для специализации «Сохранение и консервация памятников декоративно-прикладного искусства из камня» на факультете музеологии Российского Государственного Гуманитарного Университета.

Выводы о целесообразности применении того или иного материала были сделаны, в результате анализа данных лабораторных исследований, полученных на образцах с предварительной выдержкой при температуре = 20° С и относительной влажности воздуха = 70%, что, как было сказано выше, приблизительно соответствуют средним климатическим значениям для летнего периода, то есть времени реальных реставрационных обработок в натурных условиях.

Таким образом, на основании результатов проведенных лабораторных исследований (Таблица З.1.7.З., Приложение) можно дать следующую оценку испытанным гидрофобизаторам.

Продукт ДИКО-СИЛ-ЗОО продемонстрировал самые низкие гидрофобизирующие свойства, а, именно, водопоглощение и гидрофобный эффект, и не может быть рекомендован для применения в натурных условиях.

Продукт НОАКС-2000 судя по количеству активного компонента в образцах после обработки (ДМ максимально), обладает наибольшей пропитывающей способностью. Подтверждением этому может служить и тот факт, что из всех изученных продуктов этот состав в наибольшей степени снижает водопоглощение при полном погружении, хотя гидрофобный эффект (на момент проведения испытаний) у него не самый высокий.

Помимо гидрофобного эффекта, хорошую водоотталкивающую способность покрытия, характеризует небольшая скорость капиллярного всасывания влаги (Рисунок 3.1.7.2.). Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что состав НОАКС-2000 является объёмным гидрофобизатором. Этот факт, а также то, что в условиях повышенной влажности гидрофобные свойства продукта НОАКС-2000 не только сохраняются, но и улучшаются, позволяет рекомендовать его для защиты участков, находящихся в неблагоприятных влажностных условиях — на горизонтальных поверхностях, рельефах и местах, где постоянно задерживается вода и существует риск биологического обрастания. В таких условиях материалы, обеспечивающие защиту камня в тонком слое, могут довольно быстро терять свои защитные свойства.

Состав ДИКО-200 является поверхностным гидрофобизатором достаточно высокого уровня, но в условиях постоянно повышенной влажности его водоотталкивающие свойства могут ухудшаться.

Таким образом, для защиты камня портала Рождественского собора в Суздале следует рекомендовать:

— для нижних блоков цоколя, а также горизонтальных и выступающих поверхностей — обработка составом НОАЕСС — 2000;

— для остальных блоков портала — обработка поверхностным гидрофобизатором ДИКО-СИЛ — 200 с хорошими водоотталкивающими свойствами.

Кроме того, описанные методики оценки эффективности реставрационных материалов были использованы автором совместно с сотрудниками отдела монументальной скульптуры Государственного научно-исследовательского института реставрации при разработке рекомендаций по защите и консервации Успенского собора и колокольни Ивана Великого Московского Кремля, Дмитриевского собора во Владимире, скульптуры Донского и Новодевичьего некрополей в Москве, белокаменных надгробных плит из собраний музея им. А. Рублева и музея фресок Дионисия и ряда других памятников.

Следует отметить, что многие рекомендации были апробированы и осуществлены на практике автором диссертации, имеющим квалификацию художника-реставратора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Сегодня проблема изучения и сохранения памятников культуры, как материальных объектов, требует для своего решения привлечения ученых многих областей естественных и технических наук: химии, физики, биологии, минералогии и петрографии, теплофизики, материаловедения и многих других.

С другой стороны, развитие музееведения, как междисциплинарной самостоятельной науки, привело к расширению понятия «музейный предмет». В него, наряду с традиционными музейными экспонатами: картинами, иконами, произведениями прикладного искусства, вошли монументальная скульптура, памятники архитектуры и археологии, то есть существенно расширился крут объектов, подлежащих сохранению на открытом воздухе. Приходилось менять устоявшееся представление о том, что музейный экспонат можно поместить в атмосферу (витрину) с идеальным темературно-влажностным и световым режимом и, таким образом, сберечь от дальнейших разрушений. Если раньше исследователи и хранители придерживались схемы:

1. изучение видов разрушения материалов экспонатов и.

2. выявление параметров окружающей атмосферы, ответственных за разрушение.

3. регулирование (чаще всего стабилизация) этих параметров. то в случае, когда памятник находится в естественных условиях и его нельзя переместить в помещение или построить помещение над ним, эта схема перестает действовать.

Решение проблемы уже нельзя рассматривать, как последовательность отдельных, почти не зависимых задач. Если попытаться представить подобную схему для памятника, подверженного воздействиям природных и антропогенных факторов, изменение которых происходит по не зависящим от нас закономерностям, то в ней должны возникнуть обратные и перекрестные связи. Иными словами, необходимо рассматривать сложную систему: памятникокружающая среда.

Именно музееведение, сложившееся, как междисциплинарная наука, использующая методы классических гуманитарных и естественных наук может, в настоящее время, решать задачу научно-обоснованного выбора способов консервации и сохранения памятников на открытом воздухе.

Настоящая работа, явившаяся результатом двадцатипятилетней деятельности автора в области изучения и сохранения памятников из камня, впервые демонстрирует применение методически нового системного подхода при изучении «музейного предмета», как материального объекта, посредством установления и рассмотрения взаимосвязей (процессов), возникающих в нем в результате воздействия факторов окружающей среды.

Новый подход потребовал широкого использования теоретических и экспериментальных методов точных и естественных наук: применение термодинамического понятия «потенциала влажности», решение системы уравнений тепломассопереноса, применение качественного химического анализа, электронно-микроскопических исследований древних каменных материалов и ряда других.

Новизна данной работы, наряду с применением системного подхода, состоит в том, что в научный обиход вводится: классификация механизмов разрушения каменных материалов, основанная на анализе процессов взаимодействия памятника с окружающей средой;

— понятие о «нормальной» влажности каменных материалов и способы ее определения при изучении факторов разрушения памятников;

— метод оценки параметров микроклимата памятников архитектуры на основе предложенных критериев безопасности;

— методы оценки эффективности применения материалов для консолидации и защиты камня.

Экспериментальные исследования и анализ процессов сорбции влаги, на примере древних известняка, кирпича и штукатурок, позволили определять «нормальную» влажность, исходя из свойств конкретных каменных материалов, находящихся в определенных климатических условиях. Важно подчеркнуть, что предложенные методы выбора оптимальных параметров микроклимата и расчета температуры ограниченного подогрева для памятников архитектуры, так же, разработаны с учетом климатических особенностей места их положения. Сравнительные экспериментальные исследования процессов «созревания» реставрационных материалов при различных температурно-влажностных условиях определили весьма важные требования к условиям выдержки образцов камня, обработанных различными составами, перед проведением лабораторной оценки эффективности реставрационных материалов. Оказалось, что и в этом случае объективные данные могут быть получены на образцах, прошедших предварительную выдержку в условиях близких к открытой атмосфере.

Выполненные в ходе диссертационной работы теоретические и экспериментальные исследования были развиты в виде конкретных методик, методики натурного обследования памятников из камня, методики расчета температуры ограниченного подогрева и методики проветривания не отапливаемых памятников архитектуры, методики подготовки каменных образцов для лабораторных испытаний или реализованы в виде приборов и оборудования для определения паропроницаемости и сорбционных свойств материалов в лаборатории, а так же для ультразвуковой оценки степени разрушения и проведения мониторинга состояния памятников из камня т БПи.

Единый методический подход предложенный в диссертации, в полном объеме проиллюстрирован использованием перечисленных разработок при натурном обследовании, разработке рекомендаций по сохранению и выборе материалов для консервации портала Рождественского собора XIII века в Суздале. Выполненные лабораторные и натурные исследования подтвердили обоснованность теоретических выводов и предложенных методик, а так же возможность их практического применения.

Полученные в ходе диссертационного исследования результаты были использованы:

— для нормализации температурно-влажностного режима путем применения метода ограниченного проветривания в соборе Рождества Богородицы (XVI в.) Ферапонтова монастыря и зданий комплекса мавзолея Ахмед Ясави (XIV — XV вв.) в Казахстане;

— при выборе параметров микроклимата для Рождественского собора XVI в.) Пафнутий-Боровского монастыря (Калужская обл.), Спасо-Преображенского собора (XVI в.) Мирожского монастыря в г. Пскове, церкви Илии Пророка в Черкизове (XVII в.) в Москве, Рождественского собора (XIII в.) в г. Суздале, собора Саввино-Сторожевского монастыря в Звенигороде, церкви Николы на Козлене (XVII в.) в г. Вологде, мавзолея Гур-Эмир (XIV в.) в Самарканде (Узбекистан) и других памятников архитектурыпри натурном обследовании, разработке рекомендаций и практических работах по консервации памятников XV — XVI вв. Московского Кремля, храмоздательной белокаменной доски церкви Мартиниана (XVI в.) Ферапонтова монастыря (Вологодская обл.), мраморных скульптур некрополя Донского монастыря и Новодевичьего кладбища в Москве, белокаменных консолей Крестовой галереи (XIII в.) Домского собора в г. Риге, каменных «баб» (XI — XIII вв.) из экспозиции Днепропетровского исторического музея, петроглифов на памятнике археологии «Шишкинские писаницы» в восточной Сибири и ряде других памятников из камня;

Таким образом, системный подход позволил по-новому взглянуть на сохранение и консервацию памятников из камня на открытом воздухе, как на сложную комплексную проблему и, одновременно, разделил ее и конкретизировал в виде отдельных, связанных между собой, задач, каждую из которых необходимо решать с использованием методов точных и естественных наук.

Это позволяет сказать, что представленная диссертация демонстрирует новый методический подход к такой важной проблемы, как сохранение памятников из камня на открытом воздухе. Вводит в научный обиход основные понятия, необходимые для ее решения. Предлагает принципы и конкретные методики по выбору способов и материалов для защиты камня. Приводит примеры их практического применения при изучении и сохранении конкретных памятников.