ПРО+Не используйте методические пособия в качестве самоучителя. Работайте с опытным наставником.
 

Анализ грунтов настенной живописи осложняется тем, что они представляют собой многокомпонентные системы неорганических и органических веществ, претерпевающие со временем различные физико-химические изменения. Поэтому получение максимально полных сведений о составе и технологических особенностях штукатурных растворов возможно только при их комплексном всестороннем исследовании.

На первой стадии исследования штукатурок используются визуальные методы, позволяющие получать предварительные сведения об их особенностях: цвете, количестве слоев, толщине каждого слоя, связи с красочным слоем.

Более подробное изучение состава штукатурной массы возможно только при лабораторном исследовании образцов, отобранных из наиболее характерных участков памятника. Такой анализ включает различные аналитические методы: химический, физический, физико-химический, петрографический.

Наиболее распространенным методом определения состава штукатурных растворов является химический анализ, позволяющий выявить особенности и природу вяжущего материала, ориентировочно судить о его соотношении с наполнителем.

Вяжущие материалы могут значительно отличаться по химическому составу; в зависимости от наличия отощающих включений ( песок, глинистые примеси) исходное сырье также имеет разную характеристику. Наибольшее значение при идентификации вяжущего имеет содержание оксида кальция и отощающих примесей. Сырье может отощаться песком (определяется по содержанию SiO2) и гидравлическими примесями (Р2О3). Известь, содержащая не более 3% примесей, называется жирной; она легко гасится и образует пластичное тесто. Тощая известь, имеющая 3-6% примесей гасится медленнее и образует менее пластичное тесто. При наличии более 6% глинистых примесей известь обладает гидравлическими свойствами, отличаясь способностью образовывать довольно прочную и очень стойкую к влаге массу. Наряду с жирной и гидравлической известью довольно распространено применение магнезиальной извести. В зависимости от соотношения между СаО и MgO известь делится на маломагнезиальную (MgO не более 5%), магнезиальную (MgO от 5 до 20%) и доломитизированную (MgO от 20 до 40%).

В ходе химического анализа устанавливают, в каких пропорциях присутствующие элементы находятся в данном веществе. Метод заключается в изучении штукатурной массы путем разложения пробы с помощью химических реагентов при создании определенной среды (рН, температура) и последующем определении процентного содержания исследуемого элемента. При химических методах количественного анализа связывание ионов элемента приходится проводить в присутствии других составляющих, которые часто мешают течению реакции. Поэтому анализ выполняют последовательно, прежде всего, связывая и выделяя оксиды, мешающие открытию остальных элементов.

Исследование начинается с подготовки пробы: осторожно ударяя по отобранному кусочку, отделяют зерна гальки, карбонатных включений и кирпичного боя. Анализируемую пробу измельчают в агатовой ступке. Качественное определение свободной гидроокиси кальция производят с помощью спиртового раствора фенолфталеина: малиновая окраска индикатора указывает на присутствие свободной гидроокиси Са(ОН)2. Чаще исследуемые древние штукатурки ее не содержат: в процессе твердения раствора она карбонизуется в результате взаимодействия с окисью углерода воздуха. Зато в определенном количестве в штукатурке постоянно обнаруживаются гиросиликаты и гидроалюминаты кальция. Для их определения фенолфталеином испытывают порошок, предварительно смоченный водой: быстрое малиновое окрашивание устанавливает их присутствие. Отсутствие свободного гидроксида кальция и наличие гидросиликатов и гидроалюминатов свидетельствует о том, что первоначальные физико-химические процессы твердения извести закончены, однако продолжаются процессы взаимодействия между активными составными частями наполнителей и известью в присутствии влаги и оксида углерода воздуха.

Приступая к количественному определению составляющих штукатурной массы, пробу (не менее 1 г) прежде всего прокаливают. Разница потерь в весе образцов, прокаленных последовательно при температурах 500° и 900°С, определяет приблизительное количество углекислоты, содержащейся в пробе. Это позволяет оценить максимально возможное содержание карбонатов кальция и магния в исходном сырье.

С целью определения основных элементов вяжущего прокаленную навеску растворяют в 5%-ной соляной кислоте в течение часа с десяти-пятнадцати минутным подогревом при 70°С. Вследствие хорошей растворимости вяжущего вещества в разбавленной соляной кислоте большая часть наполнителя окажется в нерастворимом остатке. Однако окончательный вывод о соотношении вяжущего и заполнителя можно сделать только сопоставляя данные химического анализа с петрографическим.

В ходе описываемой операции в раствор перейдут оксид кремния (растворимый), оксид алюминия, оксид железа, оксид кальция, оксид магния, серный ангидрид.

Затем из раствора необходимо прежде всего выделить оксид кремния SiO2 и полуторные оксиды железа и алюминия. Осаждение кремнезема осуществляют после выпаривания фильтрата и растворения осадка несколькими каплями концентрированной соляной кислоты. Процесс выпаривания и растворения повторяют три раза, после чего выпавший в осадок кремнезем отфильтровывают, промывают подкисленной дистиллированной водой и взвешивают.

Полуторные оксиды, также как и кремнезем, определяют весовым способом. Их связывают 1%-ным раствором аммиака в щелочной среде (рН 7-8) в почти кипящем растворе. Добавка 10%-ного хлористого аммония предотвращает выпадение в осадок оксида кальция и оксида магния. Полученный осадок также фильтруют, промывают три-четыре раза 1%-ным раствором аммиака, сжигают, прокаливают и взвешивают.

Наиболее быстрый способ определения оксида кальция и оксида магния — метод комплексонометрического титрования трилоном Б-двухнатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты, которая образует прочные комплексы с ионами металлов. Если в раствор, содержащий, например, кальций или магний, ввести индикатор, дающий цветное окрашивание с этими ионами, то при прибавлении трилона Б к такому окрашенному раствору произойдет изменение окраски в точке эквивалентности, то есть в момент, когда добавленное количество трилона Б свяжет ионы кальция и магния в комплекс. При определении СаО и MgO индикатором служит хром темносиний.

Оксид кальция определяется в сильно щелочной среде (рН 12); в присутствии мурексида окраска раствора из красной переходит в сине-фиолетовую. При больших количествах магния кальций титруется в присутствии гидроокиси магния; в другой аликвотной части определяется сумма кальция и магния, магний вычисляют по разности. В случае небольшого содержания MgO титруют после разрушения мурексида 0,05%-ным раствором комплексона III

Определение содержания алюминия, железа, титана в полученном фильтрате может быть тоже выполнено комплексонометрически. С этой целью в аликвотной части фильтрата после отделения кремнекислоты при рН 1-1,5 и температуре 70°С устанавливают содержание железа прямым титрованием раствором комплексона III с сульфосалициловой кислотой в качестве индикатора. К той же пробе после титрования железа прибавляют избыток раствора комплексона, рН повышают до 5 и определяют сумму алюминия и титана, избыток комплексона оттитровывают раствором хлористого железа. В отдельной пробе содержание титана определяют колоримитрическим методом с перекисью водорода, после чего рассчитывают содержание алюминия.

Сульфатную серу определяют осаждением ее хлористым барием в кислой среде. В аликвотную часть горячего фильтрата после отделения SiO2 и полуторных оксидов осторожно по палочке вливают 10 мл горячего 10%-ного раствора хлористого бария (рН 5-6). Раствор оставляют на сутки, после чего несколько раз фильтруют остаток, промывают дистиллированной водой, сжигают, прокаливают и взвешивают. Полученный вес осадка (BaSO4) умножают на 0,343, получая вес серного ангидрида.

Наиболее сложный процесс — определение кремневой кислоты (нерастворимой). Его проводят на отдельной навеске сплавлением ее с пяти- шестикратным избытком соды в платиновом тигле и последующем разложением сплава соляной кислотой (1:1). Выпариванием кислоты SiO2 переводится в нерастворимое состояние и выпадает в виде белого осадка, который после разбавления дистиллированной водой,

фильтрования и нескольких промывок дополнитель¬но прокаливают в муфельной печи при температуре 980°С в течение 1,5 часов. Взвешиванием прокаленного осадка определяют содержание кремневой кислоты.

Количественный состав вяжущего материала можно определить, используя для этой цели стандартный рентгеновский флуориметр. Метод достаточно прост, значительно ускоряет анализ, позволяет в одной пробе определить почти весь элементный состав вяжущего (кальций, магний, алюминий, железо, кремний, титан, серу) с последующим пересчетом на окислы.

Большое место в исследовании штукатурных растворов занимает их изучение под микроскопом или петрографический анализ. Метод позволяет установить все составляющие штукатурной массы и ее структуру. Петрографический анализ штукатурки может быть осуществлен в отраженном свете при сравнительно небольшом увеличении (чаще всего используется увеличение 16х, а также в поляризационном микроскопе в прозрачном шлифе или иммерсионном препарате при более значительном увеличении (рабочее увеличение 72х и 160х).

Просмотр образца под бинокулярным микроскопом дает возможность в каждом конкретном случае установить количество и толщину слоев штукатурки, определить такие разновидности наполнителя, как песок, дробленый кирпич (цемянка), дробленый известняк, фибровый материал (рубленая солома, костра и волокна льна или конопли, древесные опилки), измельченный древесный уголь, и в свою очередь определить состав или природу вяжущего вещества. При этом можно указать примерное количественное соотношение вяжущего и наполнителя, а также в некотором приближении содержание каждого компонента в их составе.

Известковое вяжущее вещество — доминирующее вяжущее в штукатурных составах - обнаруживается по реакции с 10% HCI (наблюдается бурное выделение пузырьков углекислого газа). Определение нерастворимого остатка по существующей методике дает примерное количественное содержание известкового вяжущего в растворе, исключая случаи, когда карбонатный материал присутствует в наполнителе (среди зерен песка или специальная добавка в виде дробленого известняка). Остаток изучается в бинокулярном или поляризационном микроскопе, в последнем случае в иммерсионном препарате (используются обычно легкая и тяжелая иммерсионные жидкости с показателем преломления соответственно 1,53 и 1,63). При определении состава нерастворимого остатка необходимо произвести контроль на наличие гипса, который к воздействию НО относительно устойчив.

Однако более полную и точную информацию о структуре и составе раствора удается получить только при изучении прозрачных шлифов в поляризационном микроскопе. Для получения шлифа отбирается образец, включающий, по возможности, все слои

штукатурки с покрасками. Из-за сравнительно невысокой прочности штукатурок часто связанной с их деструкцией, необходимо руководствоваться методикой изготовления шлифов из непрочных горных пород, предусматривающей предварительное укрепление образца, что достигается пропиткой образцов при нагревании канифолью, растворенной в ацетоне.

С целью сохранения живописных слоев, которые, как правило, сошлифофываются, так как находятся на краю образца, рекомендуется два одинаковых или разных набольших образца, иногда образец и «болванку» после проваривания в растворе канифоли склеивать эпоксидной смолой живописью во внутрь. Такая обработка позволяет перевести красочные слои в безопасную при шлифовкеи центральную часть образца.

При изучении прозрачного шлифа в поляризационном микроскопе в первую очередь уточняются и дополняются все данные по структуре и составу штукатурного раствора, полученные в результате исследования образца в бинокулярном микроскопе. Так, среди карбонатных включений, представляющих собой примесь в песчанистом наполнителе, имеющем обычно полевошпатово-кварцевый, в основе своей кварцевый минеральный состав, можно различить обломки разного по структуре известняка и доломита, а также обломки многих других осадочных и изверженных пород. Более отчетливо и в большей мере видны также особенности цемянки — количество, величина и минеральный состав отощающего керамическую массу обломочного материала, который является составной часть, использованной в качестве сырья глинистой породы. Хорошо просматривается вещественный состав глинистого субстрата, в случае неполной его аморфизации. По этим данным нетрудно классифицировать исходную глинистую породу, тогда как последний показатель (степень аморфизации глинистого вещества) служит для ориентировочного определения температуры обжига. Относительно фибрового наполнителя следует упомянуть, что существует определенная методика, позволяющая по форме поперечного сечения и толщине стенок отличать в прозрачном шлифе волокна льна от волокон конопли.*См. в Части I — Исследование основ из ткани.

Только в прозрачном шлифе определяется структура известкового вяжущего вещества, которое, как правило, тонкодисперсно, а в ряде случаев комковато. Как результат вторичных изменений отмечается большая или меньшая степень карбонизации извести. Выявляется гипс, если связующее двухкомпонентно или имеет гипсовый состав.

При хорошем качестве шлифа можно судить о характере пористой структуры штукатурного раствора. Определяется форма и размер пор, а в случае необходимости есть возможность оценки общей пористости образца в процентном отношении, как и процентного содержания каждого составного компонента штукатурки в отдельности. Для этой цели используется микроскоп. Кроме того, с помощь, измерительной линейки, вмонтированной в один из окуляров (окуляр 8х), которыми укомплектован бинокулярный микроскоп, производятся замеры зерен и включений, перечисленных выше наполнителей. То есть, при необходимости определяется примерный гранулометрический состав песка, цемянки и дробленого известняка.

Таким образом, петрографический анализ позволяет не только выявить качественный состав штукатурок, но и определить особенности каждого из использованных компонентов, а также их количество в процентном отношении.

Исследуя в шлифе взаимодействие красочного слоя с грунтом, зачастую удается определить технику выполнения росписи. Так, при исследовании росписей Спасо-Преображенского собора в г. Полоцке (XII в.) было обнаружено, что непосредственно по штукатурке, с резкой границей примыкает очень тонкий (0,01 мм), слегка волнистый слой вещества, очень слабо реагирующего на поляризованнный свет, вследствие кристаллизации в пределах криптозернистой размерности (0,001-0,005 мм). Практически не просвечивающее темное в проходящем свете вещество этого тонкого слоя в отраженном свете — молочно-белое. Эта тонкая корочка возникла в результате карбонизации извести на поверхности штукатурки. Красочный слой данных образцов как будто слегка погружен в штукатурную массу, так как перекрыт пленочкой проступившего сквозь него тонкодисперсного карбонатного вещества. Толщина пленочки менее 0,05 мм. Выступившая пленка углекислого кальция свидетельствует о том, что росписи этого памятника исполнялись в технике истинной фрески, а выявление плотной карбонатной корочки на поверхности штукатурки, скорее всего можно объяснить тем, что живописный грунт наносился сразу на большие плоскости и отдельные фрагменты писались по уже подсохшей поверхности

Исследования, сделанные в процессе изучения шлифов, можно иллюстрировать фотографически, что осуществляется с помощью микрофотонасадки, укрепленной на окулярном тубусе микроскопа.

В последнее время способы исследования штукатурных составов значительно расширились. Применение таких методов, как рентгенофазовый анализ и инфракрасная спектроскопия, способствуют более глубокому изучению особенностей вяжущего. С помощью рентгенофазового анализа можно установить характер сырья, используемого для приготовления вяжущего (известняка, доломита, природного гипса, ангидрита). Инфракрасная спектроскопия позволяет обнаружить как неорганические материалы, так и вещества органического происхождения, дает возможность в случае смешанного связующего получить информацию одновременно о нескольких соединениях.

Анализ органических компонентов по сравнению с определением неорганических составляющих является также, как и при установлении связующего красочного слоя, весьма сложной задачей. Основная сложность исследования связующего заключается в том, что в процессе естественного старения белковое связующее претерпевает значительные физико-химические изменения, характер которых мало изучен. Применяемые в настоящее время методы (тонкослойная хроматография, ИК спектроскопия, электрофорез, анализ белковых связующих с помощью аминокислотного анализатора и пр.) позволяют относительно успешно решать данную проблему. Однако, каждый из вышеуказанных методов обладает целым рядом недос татков. В дополнение к существующим рекомендуется использовать люминесцентный метод анализа белковых связующих как довольно простой и высокочувствительный. Собственная люминесценция белков обусловлена ароматическими аминокислотами (АК), входящими в их состав: триптофаном, тирозином, фенилаланином. Максимумы спектров люминесценции этих АК находятся соответственно при 348, 303 и 282 нм; квантовые выходы люминесценции соответственно равны 0,20; 0,14; 0,04.

Флуоресценция фенилаланина наблюдается только в отсутствии тирозина и триптофана, а флуоресценция тирозина — в отсутствии в белках триптофана. Спектры флуоресценции белков не тождественны спектрам эквимолярной смеси их составных АК, и, следовательно, зависят от структурной организации белка.

Спектры флуоресценции яичного белка и желтка, казеина представляют собой полосы с максимумом 333-334 нм, при Хвоз6.—290-300 нм, которые обусловлены флуоресценцией триптофана, входящего в АК-состав данных белков.

Спектры флуоресценции глютиновых белков, в АК-составе которых не содержится триптофан, идентичны: в спектре флуоресценции присутствуют максимумы 308-310 нм и в области 415-435 нм при возбуждении длинами волн 280 нм и 330 нм соответственно. Флуоресценция 308 нм принадлежит тирозину. Спектр флуоресценции в более длинноволновой области имеет сложную структуру: мксимумы при 415-420 нм и при 435 нм. Положение максимумов в области 415-440 нм зависит от длины волны возбуждения. Данная флуоресценция принадлежит перекрестно-связанным молекулам, возникающим при окислении тирозиновых остатков в реактивные хиноидные структуры, способные ковалентно связываться с соседними функциональными группами.

При изучении штукатурного раствора нельзя обойтись без определения физико-механических характеристик. Они являются основными критериями оценки состояния живописи, возможностей и способов проведения дальнейших реставрационных процессов. Физико-химические процессы, протекающие в красочном слое и штукатурке, способствуют со временем значительному изменению структуры грунтов, зачастую и их деструкции. При необходимости восполнения утрат следует подобрать доделочный материал с идентичными или близкими к авторскому основными физико-механическими показателями (водопоглощение, пористость, паропроницаемость). Только в этом случае можно предположить разумное сосуществование их в памятнике и адекватную реакцию на изменение окружающей среды (перепады температуры и влажности). В противном случае в месте стыков может возникнуть градиент свойств, приводящий к дополнительным разрушениям.

Для проверки материалов на устойчивость во влажной среде может быть применима методика исследованя строительных материалов для определения водопоглощения (ГОСТ 5802-86). Метод состоит в предварительном высушивании образцов до постоянного веса и последующем погружении их в емкость с дистиллированной водой с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня уложенных образцов примерно на 50 мм. Вымачивание производится до полного насыщения. Количество поглощенной влаги определяется путем взвешивания образцов через каждые 24 часа. Испытание проводят до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличатся не более, чем на 0,1%.

Пористость и плотность штукатурных растворов характеризуют структуру массы, от их показателей в сильной степени зависят водопоглощение и паропроницаемость составов. Объемная масса образцов устанавливается замером веса водонасыщенного образца. Образцы выдерживают в воде, периодически взвешивая, до полного водонасыщения, то есть, до тех пор, пока вес не перестанет меняться. Полностью водонасыщенные образцы взвешивают в воде, то есть на чашке весов, погруженных в воду и соответственно уравновешенной. По полученным данным рассчитывают объемный вес материала. Плотность определяют пикнометрическим методом. Пористость материала рассчитывается, исходя из средних значений объемного веса G плотности j по формуле:

A=[(J-G):G]•100%
Первоисточник: 
ТЕХНОЛОГИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВЕДЕНИЙ СТАНКОВОЙ И НАСТЕННОЙ ЖИВОПИСИ. ГосНИИР - М., 2000
 
 

Система Orphus Дорогие мои, если вы заприметили ошибку, выделите сей казус и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter».

Стоит ли самостоятельно реставрировать непрофессионалу? (2020)


  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? (2020)


Нужно ли делать сопроводительную документацию для объекта реставрации? (2020)


Всё процессы консервации и реставрации с момента поступления произведения и до его выхода, из мастерской в обязательном порядке документируются. Для этого художник-реставратор постоянно ведет дневник и паспорт. (Документация процессов консервации и реставрации)

Прикрепленный опрос: Ведёте ли вы реставрационный дневник?

Есть ли у вас друзья реставраторы? (2020)


Есть ли у вас друзья реставраторы? (2020)

«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)