ПРО+Не используйте методические пособия в качестве самоучителя. Спрашивайте, интересуйтесь, задавайте вопросы на форуме.
 

Польские и немецкие песчаника в облицовке памятников архитектуры как объекты реставрации

Харьюзов Л.С.

Leonid S. Kharyuzov

Sandstone from Poland and Germany as objects for restoration

The sandstone quarried during XVIII beginning of XX-th century in Poland and Germany, is often the larget of restoration works of facades ofour city Mam volume of stone, delivered for the building activities in St Petersburg, comes from Poland, and less quantity comes from Germany The article examines composition, structure, quality and widely distributed defects of sandstone. Sandstones from Poland and Germany are the independent type of nature stones, and they require special approaches in restoration, Experts in the field of stone restoration have to have a specially elaborated for sandstones technology of restoration, which lakes into account the peculiarity of sandstone.

Введение*

Очень часто объектом реставрации на фасадах города являются песчаники, добывавшиеся в XVIII — начале XX века в Польше и Германии. Основной объем камня, поставлявшегося на строительство зданий Санкт-Петербурга, осуществлялся из Польши, в значительно меньших количествах— из Германии. В Польше каменоломни располагались и располагаются в районе населенных пунктов Радом, Кельтце и Шидловец (распространенное торговое название — радомские, шидловецкие песчаники]. В Германии, по архивным сведениям, известны два района добычи песчаников с условными торговыми названиями «баденские», или «вюртембергские», и «бременсше», В настоящее время красные, серые, желтовато-серые, зеленоватые и другие песчаники добываются на территории земель Баден-Вюртенберг, Нижней и Верхней Франконии, Саксонии, Рейнланд-Пфальц, Тюрингии.

Описание песчаников

Польские песчаники (радомские, шидловецкие)— это песчаники от светло-серых до белых сахаровидных, светло-серые пятнисто-полосчатые, светло-желтые, желтые, красные, кварцевые мономиктовые, тонкозернистые (до среднезернистых), иногда разнозернистые (преимущественный размер зерна кварца — от 0,1 до 0,3 мм, степень окатанности зерен кварца— от средней до слабой, степень сортировки зерна — от средней до хорошей), толстоплитчатые, неровнослоистые от тонко- до среднеслоистых (белые сахаровидные разновидности имеют неясную скрытую слоистость), пористые. Цемент (связующее) — поровый глинистый пяти исто-сгустковый и соприкосновения с элементами регенерационного. Количество порового цемента, имеющего неравномерное фрагментарное распределение в объеме камня, может составлять от 5 до 25% от общего объема вещества. Состав порового цемента: каолинит (Аl4{Si4О10}{ОН}8) — до 10%, иллит (водный слоистый силикат Аl и К) —до 10%, В качестве примеси, влияющей на свойства кам-

ня и определяющей его цвет, отмечается незначительное (1-3%) количество кальцита (Са{СО3} и закисного железа в рассеянной или пленочной форме (от 1 до 7%). Рассеянное в поровом цементе закисное железо неопределенного минерального вида и количеством, не превышающим одного процента, определяет желтый оттенок камня. Присутствие железа в минеральной форме (гематит — FeO) в количествах до нескольких процентов в пылевидном рассеянном виде в поровом цементе и в виде пленок, обволакивающих зерна кварца, определяет красный цвет камня. Окисление закисного железа под воздействием атмосферной среды приводит к усилению желтизны, побурению, причем красный цвет песчаника становится красно-бурым. В качестве акцессорной примеси в песчаниках встречаются мелкие единичные зерна полевого шпата, некоторых рудных минералов, растительных остатков в начальной стадии углефикации.

Польские песчаники характеризуются следующими физико-механическими свойствами:

♦ прочность в сухом состоянии, в зависимости от разновидности — 40 до 100 МПа;

♦ прочность во влагонасыщенном состоянии —20 до 90 МПа;

♦ плотность— 1,8-2,5 г/см3;

♦ водопоглощение — 5-10%;

♦ водонасыщение — 12-14%;

♦ открытая пористость — 20-25%;

♦ твердость в неизмененном состоянии (в единицах шкалы относительной твердости Мооса) — 5-7 ед.

* В тексте применен ряд специальных геологопетрографических терминов. См.: Геолог, словарь. М., 1973. Т. 1, 2.

Немецкие песчаники (бременские, бадепские, или вюртембергские)

Бременские песчаники. Это песчаник прочный, плотный, белый сахаровидный, пятнисто-полосчатый, слабо-желтый, кварцевый, толстоплитчатый, тонкослоистый до среднеслоистого, неровнослоистый от тонко- до среднезернистого (размер зерна кварца — от 0,1 до 0,4 мм), равномернозернистый с достаточно хорошей сортировкой зерна, в зависимости от разновидности. Зерна кварца преимущественно слабоокатанные угловатые с достаточно плотным прилеганием друг к другу. Как акцессорные минералы встречаются единичные зерна лейкоксена, рутила, циркона, анатаза, обугленные остатки растений, Цемент преимущественно соприкосновения с элементами регенерационного, а также неравномерного пятнисто-полосчатого распределения; поровый глинистый (каолинит белый, желтоватый от примеси закисного железа, гидрослюды, незначительная фрагментарная примесь кальцита), частично с примесью аморфного опаловидного кремнистого.

 

Большая Морская улица, 37

Большая Морская улица, 40

Бременские песчаники характеризуется следующими физико-механическими свойствами:

• плотность — 2-2,7 г/см3;

• прочность в сухом состоянии — не менее 50-100 МПа;

• водопоглощение — 5-20%;

• открытая пористость—14-25%.

Баденские (вюртембергские) песчаники — песчаники пестроцветной флишоидной формации Шварцвальда и Гарца. Средней прочности и плотности, зеленоватые, желтые и красные, кварцевые, мелко- и среднезернистые (размер зерна — до 0,3 мм), толстоплитчатые, неровно тонкослоистые и среднеслоистые. Цемент поровый глинистый, с элементами соприкосновения и регенерации. Состав цемента; каолин, гидрослюды, тонкодисперсная распыленная в массе глинистых примесь различных минералов закиси железа. Желтый цвет определяет примесь неопределенной минеральной формы закисного железа в относительно небольших количествах. Зеленый оттенок песчанику придает примесь в цементе глауконита и хлорита. Красный цвет определяется распыленным в цементе тонкодисперсным гематитом, а также тончайшими пленками гематита, обволакивающего зерна кварца, В условиях воздействия на камень окислительной среды, вызывающей переход части закисного железа в окисное, желтые разновидности усиливают свою окраску или буреют, красные разновидности приобретают буро-красный цвет. Зеленые разности имеют наибольшую устойчивость и изменяются незначительно.

Физико-механические свойства данных песчаников:

♦ плотность — 2,1-2,7 г/см3;

♦ прочность в сухом состоянии— не менее 50-100 М Па;

♦ водологлощение — 7-13%.

Основные характерные особенности состава и строения песчаников, их влияние на устойчивость камня к внешним воздействиям, места добычи песчаников, аналогичных оригинальным

Все песчаники являются мономиктовыми кварцевыми с норовым пятнисто-сгустковым глинистым цементом, распределенным в объеме камня с разной степенью фрагментарности (в зависимости от разновидности), в различных количествах и определяющим, в связи с этим, основные различия в свойствах самих песчаников.

В состав связующего зерна кварца цемента входят каолинит и иллит, крайне незначительное количество карбоната кальция и различные минеральные формы закисного железа, определяющие цветовую гамму песчаников.

Данные песчаники по своей структуре являются пористыми природными образованиями с повышенной способностью к впитыванию влаги, в том числе и на капиллярном уровне, со всеми вытекающими из этого факта последствиями.

На устойчивость песчаников к воздействию атмосферных факторов влияет состав цемента (связующее обломочной составляющей) и характер его распределения в породе. В изученных песчаниках цементирующая тонкодисперсная масса состоит преимущественно из каолинита с количественно неоднородной примесью иллита (слоистые водные силикаты), а также крайне незначительным содержанием кальцита и, в белых сахаровидных разновидностях немецких песчаников, аморфного опаловидного кремнезема. В состав цемента входят также определяющие цветовую гамму песчаников различной минеральной формы соединения закиси железа. Степень деструкции при выветривании песчаника данного типа зависит от состава {соотношения составных частей) цементирующей массы, ее количества и характера распределения в массе породы. В целом наиболее устойчивыми к внешним воздействиям являются зеленые и белые сахаровидные разновидности, наименее — желтые.

Разрушение песчаника вызывают в общем три основных процесса (три группы):

♦ пептизация тонкодисперсной глинистой массы цемента, происходящая под влиянием поступающих в массу камня с влагой веществ-пептизаторов. Этот процесс приводит к уменьшению взаимодействия между глинистыми частицами и облегчает их отделение друг от друга, то есть приводит к нарушению цементации обломочных кварцевых зерен;

♦ химическое разложение каолинита и иллита под воздействием серной кислоты, образующейся из SO2 и влаги воздуха, и переход части закисных соединений железа в окисные при окислении. Данные процессы также приводят к разрушению связей частиц цемента между собой и ослаблению цементации кварцевых зерен;

♦ морозное выветривание увлажненных объемов песчаника (в основном приповерхностных).

Из изложенного выше очевидно, что деструкция песчаника должна происходить тем интенсивнее, чем интенсивнее, длительнее и объемнее воздействие на него атмосферной влаги, насыщенной химически активными компонентами.

В настоящее время добыча песчаников белых, светло-серых, пятнисто-полосчатых желтоватых, желтых и красных осуществляется на нескольких месторождениях в Польше. Данные песчаники необходимо считать оригинальными для реставрации польских песчаников, присутствующих на памятниках архитектуры Петербурган Добыча оригинального камня необходимых расцветок производится и на территории Германии в районах, перечисленных выше. Для замен немецких песчаников белого, желтого и красного цвета можно использовать таковые, добытые в Польше. Аналоги немецких песчаников зеленого цвета в других местах не известны.

Большая Морская упица, 47

На территории Польши действует несколько карьеров по добыче различных песчаников, в том числе ломки Смилуев (светло-серый, пятнисто-полосчатый желтоватый и желтый песчаник); Суходнюв (красный и желтый песчаник) и ломки на юго-западе страны, где добывается желтоватый светло-серый песчаник — аналог некоторых немецких песчаников. Добычей, обработкой и поставкой камня и изделий из него занимаются частные фирмы.

Примерная ориентировочная стоимость пассированного блока песчаника объемом 1 куб. м составляет от $200 до $300, а стоимость мелкого окола от пассировки блоков — порядка $20.

Основные характерные дефекты песчаников, подлежащие реставрации

Существующие дефекты песчаников, требующие реставрационного вмешательства, характерны для всех рассматриваемых типов песчаников и в тех или иных объемах встречаются повсеместно.

Поверхностное загрязнение. Встречаются два типа загрязнений:

♦ загрязненность характеризуется наличием слабосвязанных с поверхностью частиц пыли и сажистых веществ, проникающих в глубь камня в приповерхностный слой, как правило, на глубину не более 0,5-1 мм, то есть на глубину открытых к поверхности пор и каверн;

♦ загрязнения представлены пылевидными и сажистыми частицами, образующими на поверхностях плотные пленочные или коршобразные образования- Формируется на поверхностях камня в пределах застойных зон с отсутствием постоянного омывающего поверхности воздействия влаги атмосферных осадков, а также на субгоризонтальных поверхностях, где существуют условия для накопления твердых осадков. Глубина проникновения загрязнений в глубь камня не превышает глубину открытых к поверхности пор, то есть 0,5—1 мм.

Глубинное загрязнение — загрязнение объема песчаника вследствие длительного пропитывания его влагой, поступающей из внутренних объемов кладки фасадов, с отложением в порах камня растворенных в ней веществ.

Биогенное поражение — на поверхности песчаника в зонах застоя и постоянного длительного увлажнения камня наблюдается развитие водорослей, лишайников, грибов. Как правило, биогенные образования развиты по поверхности, но водоросли могут развиваться и в приповерхностных объемах камня на глубину до 2-3 см по открытым порам с уменьшением интенсивности в глубь от поверхности.

Большая Морская улица. 20

Окраска поверхности камня, Окраска поверхности песчаника производилась различными красками в полном объеме или фрагментарно в процессе ранее проводимых ремонтных работ.

Загрязнение поверхности граффити. Загрязнение поверхности камня граффити наблюдается, как правило, в нижних частях фасадов. В качестве материала граффити используются нитрокраски, краски на легко летучих и хорошо смачивающих растекающихся растворителях. Последнее обстоятельство приводит к отложению красителя не только на поверхности песчаника, но и на поверхности близко расположенных к ней пор, что значительно затрудняет очистку.

Отложение солей на поверхности камня вдоль сквозных трещин, швов между блоками камня часто наблюдаются налеты, коркообразные плотные новообразования солей карбонатного и сульфатного состава.

Загрязнение поверхности экзогенными гидроокислами железа, окислами меди выражается в появлении пятен, подтеков бурого (железо) и зеленого (медь) цветов, связанных с окислением железо- и медьсодержащих закладных элементов, окрытий и других металлических деталей, присутствующих на фасаде. Подобные загрязнения имеют, как правило, пленочный характер на поверхности камня.

Нарушения сплошности песчаника с образованием трещин без утрат камня связаны с различного рода разнонаправленными деформационными нагрузками на камень, а также с увеличением объема железосодержащих закладных элементов при их окислении. Наблюдаются следующие разновидности нарушения сплошности песчаника: секущие блоки камня трещины; трещины клиновидной формы, не проходящие насквозь; зоны растрескивания массива камня тонкими волосяными трещинами перистой формы, В основном трещины раскола имеют раскрытый характер с шириной раскрытия от долей миллиметра до нескольких миллиметров и различной протяженности.

Адмиралтейская набережная, 8

Сколы и выколы с утратами камня. Сколы вызваны в основном деформационными нагрузками, реже ударными, и образуются по возникающим сквозным трещинам. Утраты камня при этом, как правило, значительные.

Выколы образуются на плоскостях в основном в результате ударных нагрузок и сопровождаются значительно меньшими по объему утратами камня.

Докомпановки, мастиковки и обмазки песчаника искусственными составами произведены для заделки утрат камня при проведении ремонтных работ цемент-, известь-, гипс- и полимеро-содержащими материалами, как правило, не подходящего цвета и фактуры, а также мало совместимыми по своим физико-механическим свойствам с песчаникам. Часто по зонам сопряжения таких докомпановок с песчаником происходит его «спровоцированная» деструкция,

Докомпановки утрат посторонним природным камнем. Докомпановки крупных утрат песчаника при ранее проводимых ремонтных работах повсеместно производилась чужеродным камнем — известняком, доломитом, мрамором, совершенно не соответствующим песчаникам по составу, физико-механическим и декоративным свойствам.

Большая Морская улица, 32

Поверхностное разрушение песчаника выкрашиванием проявляется в выкрашивании и осыпании зерен кварца поверхностного слоя песчаника. Причиной разрушения является нарушение сцепления между собой зерен кварца вследствие физико-химической деструкции цементирующей (связующей) глинистой массы, а также морозное выветривание приповерхностного объема песчаника с разрушением контактового и регенерационного сцепления зерен кварца. Глубина приповерхностного слоя, в пределах которого происходит этот процесс, составляет 2-5 мм. По мере осыпания деструктированного материала фронт деструкции продвигается в глубь камня, В пределах зон, участков, слоев песчаника с цементом, менее устойчивым к внешним воздействиям (поровый глинистый с окислами железа), этот процесс идет с большей скоростью. На внешнее проявление данного процесса влияет пространственное расположение блоков песчаника относительно плоскости фасада. Осыпание зерен кварца с поверхности блоков, установленных слоистостью параллельно плоскости фасада, происходит равномерно с замедленной скоростью. Этот же процесс на поверхности облицовочных блоков, установленных слоистостью перпендикулярно или косо, проявляется более выпукло, рельефно и с относительно большей скоростью. Особенно ярко и рельефно это заметно на резных элементах декора. Процесс поверхностного осыпания обломочной составляющей песчаника приводит к потере первоначальной фактуры обработанной поверхности изделий. Для элементов резного декора это выражается также в сглаживании («оплывании») форм, появлении «ребристости» на поверхностях из-за препарирования первично проявленной слоистости песчаника. Попытки защиты поверхностей и воссоздания их первоначального рельефа во время ранее проводимых ремонтных работ покрытием поверхностей обмазками искусственных материалов с пониженной паро- и влагопроницаемостью, а также покраски, резко усугубляют данный процесс, особенно на участках с повышенной влажностью.

Объемное разуплотнение песчаника проявляется в катастрофическом разуплотнении песчаника, вплоть до его разрыхления.

На участках фасадов с повышенной влажностью и наличием условий для постоянного и интенсивного переувлажнения камня процесс физико-химической деструкции глинистой цементирующей (связующей) массы распространяется в глубь блоков песчаника и приводит к ослаблению сцепления зерен кварца между собой иобщему разуплотнению камня. Данное явление затрагивает песчаник на участках с постоянным и длительным воздействием влаги в зонах водосливов, примыкания кровли непосредственно к песчанику и некоторых других местах. На этих участках песчаник глубоко пропитан химически растворимыми соединениями железа и некоторых других веществ, приобретает бурый цвет.

Деструкция шовного заполнения. Несмотря на то, что сборка блоков песчаника на фасадах при строительстве происходила, как правило, «в притирку»» с очень малым промежутком между ними (0,5-1 см), практически везде наблюдаются явления частичной (приповерхностной, на не большую глубину), реже полной деструкции шовного раствора. При проведении ремонтных работ деструктированные и утраченные шовные заполнения воссоздавались, как правило, жесткими цементосодержащими, иногда полимеросодержащими, растворами, не сочетающимися по своим свойствам с песчаниками.

Переувлажнение песчаника происходит вследствие нахождения песчаника в переувлажненном до водонасыщенного состоянии на участках с нарушенной длительное время гидроизоляцией, окрытиями, водосточной системой, из-за поступления большого количества воды в камень при отсутствии путей свободного дренажа.

Невский проспект, 62

Нарушение конструкционной устойчивости блоков, утрата блоков выражается в ослаблении, иногда полной утрате крепления блоков камня к кирпичной кладке основы, а также между креплений между блоками, при одновременной частичной или полной деструкции забутовочного или шовного растворов. Иногда это приводит к утрате целых блоков камня. Данный дефект вызван процессами окисления черного металла закладных крепежных элементов (пироны, скобы, штыри, стойки, штанги и т.д.), которые приводят к утоньшению, вплоть до разрыва, сечений данных деталей с потерей их конструктивной прочности. Разрушение стыков сборочных элементов приводит к отклонениям блоков от первоначального положения (часто критическим), появлению люфтов и колебаниям блоков при возникновении различного рода внешних воздействий.

Заключение

Таким образом, из приведенных данных по составу, строению, свойствам и комплексу характерных распространенных дефектов следует, что польские и немецкие песчаники являются самостоятельным видом природного камня, объектом реставрации и требуют особых, отличных от общепринятых, подходов, Специалистам в области реставрации камня необходимо иметь специально разработанную комплексную технологическую схему реставрации песчаников, учитывающую их особенности.

Первоисточник: 
РЕЛИКВИЯ № 3-6-2004
Информисточник: 

Соболева М.В.

 
 
 
 
Ошибка в тексте? Выдели ее мышкой и нажми   Ctrl  +   Enter  .

Стоит ли самостоятельно реставрировать непрофессионалу? (2018)


  1. Технические операции требуют профессиональных навыков.

  2. Представить ход работы - это одно, а сделать - совсем другое.

  3. Не каждому памятнику пригодны стандартные методики реставрации и хранения.

  4. Некоторые методики устарели из-за выявленных деструктивных последствий.

  5. Неверно подобранные материалы сразу или в будущем нанесут вред памятнику.

  6. Если возвращаете памятнику утраченную красоту, то сохраняете ли его подлинность?

________________

В этих и во многих других вопросах разбирается только квалифицированный специалист!
  • Вам в помощь на сайте представлены эксперты и мастера реставраторы.
  • Спрашивайте, интересуйтесь, задавайте вопросы на нашем форуме.
  • Обучайтесь под непосредственным руководством опытного наставника.

 

Что Вы считаете ГЛАВНЫМ в процессе реставрации? (2018)


Есть ли у вас друзья реставраторы? (2018)


Есть ли у вас друзья реставраторы? (2018)

«Дружба — личные взаимоотношения между людьми, основанные на общности интересов и увлечений, взаимном уважении, взаимопонимании и взаимопомощи». (Дружба—Википедия)

«Знакомство — отношения между людьми, знающими друг друга». (Знакомство—Викисловарь)

ЕЖЕГОДНЫЙ КОНКУРС ЛУЧШИХ РЕСТАВРАЦИОННЫХ ОТЧЕТОВ И ДНЕВНИКОВ
Система Orphus

Если вы обнаружили опечатку или ошибку, отсутствие текста, неработающую ссылку или изображение, пожалуйста, выделите ошибку мышью и нажмите Ctrl+Enter. Сообщение об ошибке будет отправлено администратору сайта.