Перемещение влаги в кладке и ее концентрация в отдельных
зонах и плоскостях зависят от многих причин: водяной пар перемещается из
области, где упругость водяного пара выше, в область более низких давлений; часть водяного
пара может быть перемещена в виде паровоздушной смеси под действием ветрового напора; жидкая влага перемещается в капиллярах за счет капиллярного всасывания материала, заполняя в
первую очередь более узкие капилляры.
При разной температуре наружной и
внутренней плоскости стены влага
перемещается к более холодному слою кладки.
Например, при температуре +10°С и 60%
влажности упругость водяных паров составляет е1= 9,21·0,6 =
5,54 мм рт. ст., а при температуре — 10°С
и 80% влажности воздуха всего е2=1,95·0,8
= 1,56мм рт. ст. Разность давления е1
— е2 = 5,54—1,56 = 4 мм рт. ст. будет вызывать перемещение
водяных паров из теплой в холодную
зону. В весенний период увлажнение
кладки происходит преимущественно в
результате передвижения водяных паров
внутрь охлажденной кладки. Летом начинается
капиллярный выход влаги обратно к
наружным плоскостям кладки. Однако и при этом продолжается передвижение водяных паров в толщу отстающей в прогреве кладки. Осенью и в первой половине зимы происходит перемещение водяных паров, но уже из толщи еще теплой . кладки к наружной поверхности стен. Древние здания обладают, как правило, очень массивными стенами в нижних ярусах, толща которых прогревается значительно медленнее, что создает условия их повышенного увлажнения за счет конденсата паров воды. Наличие заглубленных в землю подклетов, слабо прогреваемых летом, создает в этой зоне здания еще более влажную среду.
На микроклимат пристенного слоя сильно влияет наличие
водорастворимых солей в кладке. Известно, что давление насыщенного
пара-растворителя (воды) над раствором солей падает. Таким образом, порог
конденсации водяного пара над участками кладки, содержащими солевой раствор, будет ближе и
выпадение конденсата начнется раньше. Практически это значит, что влага
будет выпадать в виде конденсата не при 100% относительной влажности пристенного слоя воздуха, а уже при 90% никогда даже при 80%. Это явление получило интересное подтверждение при исследовании кладки мавзолея Гур-Эмир в Самарканде. Некоторое увеличение абсолютной
влажности воздуха в июне 1969 г. в связи
с выпавшим накануне дождем, совпавшее
с похолоданием, привело к выпадению
конденсата в интерьере только из-за присутствия хлористых соединений в штукатурке.
ЗАПАДНАЯ СТЕНА
% содержание
S0э
/у гробницы Воронцова/
10 20
глубина взятия
проб в см.
|
Схема инъектирования трещин
1 - бак; 2 —
вороыка для промывки водой; 3 — запорный кран; 4 — сггускной кран; 5 — шланг
|
Владимир. Дмитриевский собор. Графики
засоления стен
|
По
прямым расчетам, без учета солей влажность воздуха не достигала еще точки
росы. При исследовании климата Дмитриевского собора во Владимире
нами было, в частности, установлено, что наличие в камнях кладки хлористых солей (NаС1) снижало порог конденсации
воздуха. Например, при температуре воздуха
+1°С — на 0,64 мм рт. ст., что соответствовало
началу выпадения конденсата при 87%
влажности воздуха, а при +9°С — на 0,95
мм рт. ст., что соответствует примерно относительной влажности воздуха 89 %. Еще сильнее влияют СаС12-6Н2О,
снижающие, например, давление при
+10°С на 1,30 мм рт. ст., что вызывает
выпадение конденсата при 86% влажности воздуха. При тех же условиях наличие солей МgSО4·6Н2О снижает давление
на 0,83 мм рт. ст., а NаSО4·10Н2О на 0,97 мм рт. ст. Дж.
Массари наблюдал в церквах Венеции на поверхности мрамора, имевшего значительную
засоленность, выпадение конденсата уже при 76% относительной влажности воздуха.
Поднятие влаги из грунта может само по себе иметь три причины. При
высоком стоянии грунтовых вод, например, в
пределах обычной 2—2,5 м глубины
фундаментов обеспечено поднятие воды
по капиллярам кладки. Древние строители
знали это. Поэтому в болотистых районах
севера, где до грунтовых вод иногда не
было и метра, они часто применяли для фундаментов
валунную безрастворную наброску, т. е.
кладку, не дававшую никакого капиллярного
поднятия влаги из грунта. В более южных
районах в качестве связующего для кладки фундаментов применялась глина, не всегда дошедшая до нашего времени в хорошем
состоянии. Второй источник поступления влаги
из грунта — вода, скапливающаяся в верхних
слоях от выпадающих дождей и тающего
снега, так называемая «верховодка». При
наросшем культурном слое она непосредственно
подходит к кладке стен. В древних памятниках
этот вид увлажнения встречается
очень часто, особенно при скученном расположении зданий, высоком культурном слое, отсутствии должной отмостки и задерживающей сток растительности. Многое зависит от наслоений грунта, от расположения водоупорных слоев. Может случиться, что и широкая отмостка вокруг здания не будет иметь эффекта и потребуется
устройство дренажной системы. Примером
может служить мавзолей Гур-Эмир в Самарканде.
Двор вокруг мавзолея вымощен плитами,
но это, однако, не спасает цоколь
памятника от увлажнения верховодкой и
ливнями. Вода проникает также под настил через швы и оставленные открытыми
участки для клумб.
БОЛЬШОЙ ПОЯС НАДПИСЕЙ
а температура
25 26
27 28 29 мая 1969
б влажность в мм.рт.ст.
15
|
Самарканд. Гур-Эмир. Схема
изменения температуры и влажности
а __ температура: 1—температура наружного
воздуха; 2—% влажности наружного воздуха; 3
— температура пристенного воздуха; 4 — температура поверхности кладки; 6 —
влажность: 7 —
содержащие влаги в пристенном слое воздуха; 2 — содержание влаги в наружном воздухе; 3 —
содержание влаги в пристенном слое воздуха; 4 —содержание влаги в пристенном
слое воздуха над
концентрированным раствором NаCl
Самарканд. Гур-Эмир. Вымостка двора
бетонными плитами
Владимир. Дмитриевский собор. Разрушение
белокаменного декора
Третьим
источником влаги, поступающей к фундаментам
из грунта, следует назвать водяные пары, двигающиеся из толщи грунта вверх к охлажденным слоям земли. Это происходит под
влиянием разницы парциального давления водяных паров при различной температуре. В глубине при температуре около +5°С
давление насыщенного пара составит 6,54
мм рт. ст., а на поверхности земли зимой у промерзшего грунта или фундамента при минусовой температуре (—5°С) — всего 3,01 мм рт. ст. Поднимающийся пар охлаждается, конденсируется и частично превращается в лед, который весной оттаивает, увлажняя грунт и кладку. Этот эффект известен в агротехнике и до
некоторой степени способствует сохранению
деревьев, окольцованных асфальтом на
улицах большого города. Интенсивность
увлажнения путем диффузии зависит от
степени влажности залегающего внизу
грунта, а главным образом от степени паропроницаемости его непосредственно под
фундаментом здания. В противоположность верховодке накопление влаги будет более интенсивным при отсутствии глинистых прослоек, при песчаном зернистом грунте. Кроме того,
как это ни парадоксально звучит, постоянная уборка снега вокруг памятника охлаждает грунт и способствует более интенсивному притоку диффузионной влаги к верхним слоям грунта под отмосткой и фундаменту здания.
Атмосферная влага, особенно при ливневых дождях, сама
по себе оказывает постепенное, хотя и медленное, разрушающее влияние на кладку.
Увлажнение конструкций любым путем, с последующим замораживанием, также
нарушает поверхностные структуры камня, а иногда приводит и к растрескиванию его, особенно
когда внутри каменных конструкций находится железная арматура (в этом случае
растрескивание происходит из-за коррозирующего металла).
Смоленск.
Городская стена. Разрушение кладки от расслаивания при замерзании намокшей
кладки
Одним из наиболее активных разрушающих агентов при
увлажнении кладки являются минеральные соли. Источники засоления кладки весьма
многообразны. Соли могут находиться в строительных материалах здания,
поступать в результате подсоса минерализованных грунтовых вод; из атмосферы
часто заносятся сернистые соединения от дыма и копоти котельных. Источником
засоления являются также материалы, используемые в реставрации и
при ремонтах: известь, камень, цемент, антисептики. Суть разрушения солями
заключается в том, что вследствие капиллярного движения влаги
создается приток минерализованной воды из толщи камня к поверхности кладки. В
результате испарения воды происходит обогащение поверхностных слоев камня
солями и при их кристаллизации начинается разрушение кладки. Особенно
интенсивное разрушение возникает в местах, не подверженных
естественному промыванию дождевой водой или систематически не очищаемых. На процесс
разрушения сильное влияние может оказывать состав солей. Сульфаты натрия или магния,
например, связывают при кристаллизации значительное количество воды в кристаллогидрат.
Образующиеся при этом кристаллы большой величины способствуют превращению
поверхностных слоев камня в мучнистую осыпь, а при наличии настенной живописи
вызывает отрыв и разрушения левкасного слоя с фреской. При этом следует учитывать,
что основная борьба с выходом солей к поверхности кладки — это устойчивое и постепенное снижение влажности кладки. Чем быстрее влага испаряется с поверхности камня, тем скорее он будет разрушаться, тем глубже пойдет процесс разрушения, конечно при прочих равных условиях —засолении камня, степени влажности и температуры. Следовательно, повышенная вентиляция памятника снаружи и внутри может способствовать более быстрому разрушению белого камня или кирпича, насыщенного сернокислыми солями. Это, на первый взгляд, парадоксальное положение подтверждается исследованиями лаборатории ВПНРК, проводившимися
в основном на Дмитриевском соборе во Владимире в 1969—1971 гг.
Часто при обследовании древних памятников можно
встретить несколько разновидностей разрушения камня солями. Верхняя часть стен под
венчающим карнизом, как правило, не увлажняется и разрушений там почти незаметно. Промежуточный
пояс увлажняется почти при любом дожде, как и нижняя цокольная часть
стен. Выступающие на поверхность солевые растворы внизу у цоколя
смываются водой и, при наличии надлежащей отмастки, уходят за пределы
памятника. В худшем положении находятся камни под увлажняемым поясом.
Вода, поглощаемая этим карнизом, растворяет находящиеся в толще
каменной кладки соли, выносит их па поверхность под поясом, где они не смываются дождями, а
затем влага быстро испаряется, соли же, кристаллизуясь, разрушают кладку.
Внутри помещений увлажнение кладки может
происходить за счет подсоса грунтовых вод или за счет конденсата влаги из
воздуха, возможно и
сочетание обоих источников увлажнения.
Чтобы защитить камень памятников архитектуры от
разрушения или, во всяком случае, максимально его замедлить, необходимо предельно
сократить действующие процессы непрерывного увлажнения в конструкциях. Первостепенное
значение при этом приобретают правильно сконструированные и организованные крыши,
кровли и водостоки. Уже с XVII в. у русских строителей определилось, в этой связи,
стремление перейти к четырехскатному
покрытию с большими, чем ранее, свесами
кровли. Такие переделки имели место на
многих памятниках. При подобных перестройках,
конечно, изменился облик памятника,
а иногда и повреждались архитектурные конструкции в пределах кровли. Однако
следует подчеркнуть, что такие
перестройки спасли от полного
разрушения и сохранили до нашего времени
не один древний памятник архитектуры.
В процессе реставрации эти памятники часто вновь
переделываются с целью возвращения им сложных, но более декоративных деталей
кровельных покрытий. Вместо простых кровель вновь появляются позакомарные покрытия,
имеющие открытые каменные кровли или галереи и много незащищенных каменных декоративных фрагментов. Все эти детали более красивы, но менее
удобны в эксплуатации. А самое
главное-—несомненно более уязвимы
для разрушительных сил природы. Поэтому
решение о восстановлении первоначального
покрытия должно приниматься только при наличии веских доводов и на тех
уникальных памятниках, где может быть
обеспечен постоянный, значительно
более сложный и трудоемкий уход за позакомарной
кровлей.
Комплекс мероприятий по защите памятника от увлажнений
должен быть продуман, заложен в проект "реставрации и
осуществлен одновременно с общим процессом производства работ. В противном
случае можно подумать, что наши стремления к воссозданию элементов
памятников ограничиваются лишь целями их лицезрения «на сегодня», без желания сохранить
культурное наследие для наших потомков.
Если все же принимается решение перейти к первоначальному виду кровли, то при восстановлении и реставрации каменных покрытий,
и особенно водостоков, должен быть продуман
и организован весь путь прохождения ,воды
с тем, чтобы исключить возможность ее задержки
из-за обратного уклона или засоров падающей
листвой и намерзания льда. Следует
также исключить возможность подтекания
воды из-за отсутствия капельников. Рекомендуется также на пути следования воды
применять безусадочный раствор,
исключающий возможность образования усадочных разрывов, в которые проникала
бы вода. Особенное внимание должно
обращаться на водометы. Ни
обыкновенный бетон, ни тем более раствор на кирпичном или слабоизвестняковом щебне, ни средней прочности известняковый камень не выдерживают суровых
условий этих постоянно увлажняемых
конструкций водосброса. Металлические
лотки не допускают больших выносов и
при обмерзании весной быстро ломаются.
Разрушение водометов, к сожалению, довольно частое явление в нашей практике,
отрицательно сказывающееся на сохранности памятников, — вода не отбрасывается,
а стекает по стенам, разрушая кладку
и повреждая декоративные элементы. Водометы должны изготовляться из специально подобранных плотных известняков либо приготовляться по правилам для гидротехнических бетонов, с вводом в их состав воздухововлекающих или, что лучше, гидрофобизирующих добавок. Неплохой результат может дать изготовление водометов из некоторых видов пластмасс по примеру капителей, отлитых для Борисоглебского собора в Чернигове.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
|