Эволюция строительных технологий в контексте истории архитектуры XIX века: реставрационный аспект

ЭВОЛЮЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В КОНТЕКСТЕ ИСТОРИИ АРХИТЕКТУРЫ XIX ВЕКА: РЕСТАВРАЦИОННЫЙ АСПЕКТ

ЕВСЕЕВ Евгений, генеральный директор сетевой компании «Энерготехника»

Аннотация: реставрация зданий, построенных из кирпича, чаще всего ассоциируется с приведением в порядок фундамента, фасада и кровли. Между тем физико-химические процессы, происходящие в толще каменной кладки, на которые воздействуют отделка фасада, перепады температуры внутри здания и вне его, система вентиляции и т.д, могут не только свести на нет усилия реставратора, но и представлять угрозу окончательного разрушения объекта культурного наследия.

Ключевые слова: фасад, кирпичная кладка, строительные технологии, кирпич, защита фасада, реставрация кирпичной кладки, система вентиляции.

Abstract: Restoration of buildings constructed of brick, often associated with putting in order of foundation, facade and roof. Meanwhile, the physical and chemical processes occurring in the interior of the masonry, which are affected by the facade, changes in temperature inside and outside the building, ventilation, etc., can not only undermine the efforts of the restorer, but also pose a threat to the final destruction of the object cultural heritage.

Keywords: facade, brickwork, construction technology, brick, facade protection, restoration of masonry, ventilation system.

tii

XIX век - период интенсивного развития строительства зданий из кирпича. В контексте реставрации фасадов зданий и особенно стен целесообразно рассмотрение практики их возведения в различных регионах: центральная Россия - Казанская, Московская и Смоленская губернии, юг России -Крым - и Франции - Лазурное побережье. Представляет интерес и анализ строительных технологий, которые всюду имели свою специфику, основанную в первую очередь на свойствах природного строительного материала, и в то же время характеризовались общими чертами, без учета которых невозможна полноценная реставрация старинных зданий.

ИСТОРИЯ КАМЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В РОССИИ

В 1760-1790 годы в России создается Комиссия о каменном строении Санкт-Петербурга и Москвы, деятельность которой распространяется на всю территорию

Российской империи. Комиссия производит генеральное упорядочение всего землепользования в государстве, утверждает границы каждого поселения и его частей. В дальнейшем градостроительство как система регулирования становится самостоятельной областью деятельности, создаются проекты перепланировки, регламенты прокладки улиц, застройки разных частей города (дворцовых, торговых, подлых), устанавливается правило, что без архитектора «никакого строительства не токмо вновь не застраивать, но и старого не перестраивать» [1]. Людей подталкивали или прямо вынуждали строить из камня с помощью различных правительственных ухищрений, причиной этого были пожары, нередко уничтожавшие всю городскую застройку. Строительные регламенты, Высочайше утвержденные регулярные планы городской застройки, типовые проекты домов активно внедрялись при Екатерине II. В Москве массовой типовой

застройке «поспособствовала» и военная кампания Наполеона, в результате которой 72% городских зданий серьезно пострадали. Хотя большая часть послепожарной Москвы оставалась деревянной со штукатуркой под камень, зданий из кирпича, каменных известковых блоков становилось все больше. Строили добротно и дорого - толщина стен здания до середины XIX века доходила до 900 мм и выше. Например, в усадьбе Высокое Шереметевых (Смоленская область), реставрируемой Инвестиционной группой компаний ASG, толщина стен местами составляет 1600 мм. Это было необходимо для того, чтобы сделать сводчатые перекрытия. Именно такие здания сохранились лучше всего, поскольку смогли выдержать натиск времени, неблагоприятные погодные условия и т.д.

С развитием технологии строительства зданий толщина стен стала неуклонно уменьшаться, два события имели здесь принципиаль-

ИлЛ. Пример корректных изменений в кладке - участок стены главного дома усадьбы Тарасково. Видны две арочные перемычки, поздняя из которых была выполнена мастером с сохранением несущей способности участка

ное значение - изобретение цемента и парового отопления. Благодаря цементу, открытому в 1824 году англичанином Д. Аспдином, а затем и своду Монье, стало возможным делать прямые перекрытия, что создало условия для уменьшения толщины стен. Благодаря более тонким стенам дома теперь растут ввысь, к тому же в 1880-х годах в них начинают устраивать паровое отопление. Возведение домов со сводчатыми перекрытиями теперь осуществляется редко, применяются они только при строительстве подвальных этажей [4]. Уменьшается и число ремесленников,

способных это делать. В мемуарной литературе XIX века нередко можно встретить описание случаев обрушения сводов при том или ином строительстве в усадьбах. Но прогресс строительных технологий - скорость возведения зданий, большая высота, экономичность и т.п. - пагубно сказался на степени сохранности зданий. Точка росы - то есть температура выпадения конденсата - в зданиях с толстыми стенами не приводила к переувлажнению внешних и внутренних поверхностей, теперь же это стало наблюдаться практически повсеместно (ил. 1).

РЕСТАВРАЦИЯ КИРПИЧНОЙ КЛАДКИ

Значимый аспект реставрации зданий из кирпича - грамотное восполнение утрат кладки. Известно, что все исторические здания в процессе эксплуатации неоднократно меняли свое функциональное назначение, что приводило к закладке старых оконных и дверных проемов и выполнению новых. Процесс этот, как показывают натурные исследования таких наших объектов, как здание главного дома и школы в усадьбе Зенино (архитекторы-реставраторы Ю.В. Васильева, С.В. Новиков), здание Адмиралтейской конторы (архитекторы-реставраторы Ф.М. Заби-рова и А.Т. Хайруллина) и др., происходил перманентно. В результате появлялись многочисленные новые отверстия, иногда весьма значительных размеров, в несущих кирпичных стенах (ил. 2).

Известны случаи выполнения отверстий без усиления ослабленных участков в сводах перекрытий, что значительно снижает общую несущую способность кирпичных зданий, ведя к прогрессирующим неравномерным осадкам фундамента (ил. 3).

Все перечисленные и многие другие объективные и субъективные факторы ставят перед реставратором в каждом случае комплекс уникальных задач по замене фрагментов несущих конструкций исторических зданий. Известно, что кирпич и раствор кладки являются материалами неоднородными, с

| Ил.2. Зондаж, выполненный в главном доме усадьбы Зенино. fltup искусств

Ил. 3. Вычинка участка стен главного дома усадьбы Тараско-во в ходе реставрационных работ ASG

разной степенью подверженности неблагоприятным факторам как по отдельности, так и во взаимодействии в какой-либо конструкции.

Существует мнение, что лучший способ продления жизни дошедших до нас памятников архитектуры -это воссоздать при реставрации старый состав раствора кладки или штукатурки памятника на основе анализа старых образцов. Прочность при сжатии многих древних известково-цемяночных растворов достигает больших величин, иногда до 70-80 кгс/см2. Но тождественно приготовленный сегодня раствор для реставрации кладки никогда не обеспечит такого же ее качества. В старых массивных стенах долго сохранялась влага, что способствовало образованию прочных химических связей между известью и мельчайшим порошком цемянки, т. е. молотого кирпича. В современных условиях новый раствор не только не будет набирать большую прочность, но в мелких заделках, быстро высыхая, окажется невоздухостойким и будет осыпаться (ил.4).

Большое значение имеет также и коэффициент температурного расширения материалов. Для жирной

цементной штукатурки этот коэффициент почти в два раза больше, чем для кладки на известковом растворе. Естественно, что такая штукатурка сравнительно быстро отделяется от старой кладки не только из-за закупорки за ней влаги, но также в результате разницы в изменении размеров под влиянием нагрева и охлаждения.

Еще сложнее обстоит дело с усадочными явлениями (ил. 5).

Кладка, выложенная на известковом растворе, дает значительную усадку в процессе твердения раствора, доходящую, в зависимости от толщины швов и жирности раствора, до 2-4% высоты кладки. Прежним строителям хорошо были знакомы эти свойства известковых растворов, для чего они давали соответствующий подъем сводам и завышали высоту стен. Интересным примером служат арки XVII века, выложенные дополнительно для поддержания старых арок (XV век) между столбами Успенского собора Московского Кремля. Основные арки, несущие своды, уже получили усадку к XVII веку, новые же арки отошли от первых у верха на 5-6 см и сегодня никакой под-пружной опоры не создают.

Ил. 4. Пример разрушения кладки в результате использования неподходящего поверхностного раствора на основе цемента. Фото с сайта http://pluskirpich.ru

Ил. 5. Усадочные трещины в цементном растворе на сухом кирпиче. Зворыкин Н. «Растворы для инъекций каменной кладки»

Поэтому более грамотным является такой подход, как замена поврежденных участков конструкции современными материалами со свойствами, максимально идентичными материалам старой кладки. Но здесь необходимо учесть все тонкости работы со старой кирпичной кладкой. Использование разнотипных материалов - например включение в стену из красного полнотелого кирпича на цементном растворе фрагментов многощелевого керамического кирпича с цементно-песчаным раствором - даже при простейшем равномерном сжатии участка стены чревато появлением трещин и разрывом связей общего массива [5, с. 124].

Поиск способов обеспечения идентичности материалов иногда приводит к решению использовать

старый кирпич, полученный при разборке исторических зданий. Однако практика показала, что кирпич вторичного использования, казалось бы, вполне хорошего качества, быстро разрушается, особенно в тесаных профилях.

Особенно серьезное значение имеет выбор материалов, применяемых при реставрации поверхностных слоев кладки. Хорошее сцепление новых растворов с основной кладкой обеспечивается при минимальной усадке новых материалов. Это достигается применением более тощих, менее усадочных растворов (значительно повышают сцепление растворов со старой кладкой добавки новейших полимерных материалов, например эмульсии ПВА, но при этом могут увеличиться явления усадки и понизиться паропроницае-мость новых растворов) (ил. 6).

Различия физико-механических характеристик старых и новых

Испытание на местное сжатие образов из старой кладки, восстановленной новой Test for local compression of specimens from the old masonry restored by the new

Вертикальные трещины после ипытания кладки на мэстное сжатие-

Перевязочные тычковые кирпичи более поздней кпадки на

сложном цементно-известковом растворе М75

Более ранняя кладка на

известковом растворе Ml

Earlier masonry on limy mortar 1 iViPs

Более поздняя кладка на

сложном цементно-известковом растворе М7!5 Later masonry on cerneni-lirny mortar 7,5 MPa

Ил.7. Изучение совместной работы разных кладок. Выдержка из книги М.К.Ищук, Е.М.Ищук «Исследование прочности и деформаций кладки с усилением»

материалов, коэффициентов их температурного расширения, модулей упругости приобретают тем большее значение, чем значительнее объем вычин-ки. Подбор материалов не только с близкими прочностными свойствами, но и с идентичными температур-но-деформационными и физико-механическими характеристиками - основная задача реставратора кирпичного здания. В противном случае его работа приведет не только к экономическим потерям, но и к угрозе окончательного разрушения объекта культурного наследия (ил. 7).

Ил. 6. Вычинку закрепляют к стене инъектированием с армированием стеклопластиковыми анкерами периодического профиля. Фото из отчета по реставрации Братского корпуса Борисоглебского монастыря в Торжке

Пир ыекуеетБ

№3 (15) 2016

ЗАЩИТА ЗДАНИЯ ОТ УВЛАЖНЕНИЯ

Особенное внимание при реставрации здания должно быть обращено на последовательный отвод воды и применение достаточно стойких конструкций взамен разрушенных. Например, для водометов, открытых лестниц и т. п. должен, согласно СНиП, применяться материал (камень, бетон или кирпич), выдерживающий не менее 50 циклов на замораживание. Также должно быть обращено внимание на создание нормального микроклимата в здании, на отвод поверхностных вод, на затененность здания излишней растительностью и на нормальную эксплуатацию объекта.

Защита здания от увлажнения -острая необходимость, об этом постоянно напоминает крупнейший итальянский реставратор Дж. Массари [7]. Увлажнение конструкций любым путем с последующим замораживанием воздействует на поверхностные структуры камня, приводит к его растрескиванию, особенно когда внутри каменных конструкций находится железная арматура, например, тяжи.

Самым сильным разрушающим агентом при увлажнении кладки являются минеральные соли, источники которых многообразны: сами строительные материалы, подсасываемые грунтовые воды, атмосферный воздух, загрязненный выхлопными газами, дымом котельных и т.д. Источником засоления являются также материалы, используемые в реставрации: известь, камень, цемент, антисептики. Физико-химический процесс разрушения кладки солями заключается в том, что вследствие капиллярного движения влаги создается приток минерализованной воды из толщи камня к поверхности. В результате испарения воды поверхностные слои камня перенасыщаются солями, что при их кристаллизации ведет к разрушению кладки. Особенно интенсивное разрушение возникает в местах, не подверженных естественному промыванию дождевой водой или систематически не очи-

щаемых. 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.

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. Следовательно, повышенная вентиляция памятника снаружи и внутри может способствовать более быстрому разрушению белого камня или кирпича, насыщенного сернокислыми солями.

Другой источник увлажнения стен здания, так называемая под-мочка, - грунтовые воды. Исследование, проведенное Л. Егоровой в старой части Астрахани, показало, что главную роль в возникновении подмочки играет не высота грунтовых вод, как это часто принято думать, а отсутствие вентиляции в подвальных и полуподвальных помещениях [2]. Длительность эксплуатации здания без вентиляции подвалов легко определяется по высоте подмочки и интенсивности высолов. Играет роль и гидроизоляция здания: чем выше ее уровень, тем выше уровень высолов. Образно говоря, чем раньше зданию не дали «дышать», тем сильнее оно «задыхается». Страшное в под-мочке не то, что снижается эстетический вид фасада и внутренних помещений, а то что при длительном увлажнении кирпичной кладки капиллярной влагой в ней протекают химические процессы, приводящие к появлению соли на стенах, то есть к вымыванию ее из кирпичной кладки, и, как результат, снижению прочностных характеристик стен здания.

Таким образом, устройство подвалов со сквозным проветриванием под всеми без исключения старинными зданиями - это не забота о подсобных помещениях, а защита

самого здания. Этому же способствовали горизонтальные и вертикальные вентиляционные каналы в стенах здания, изредка мы можем наблюдать сохранившиеся вентиляционные решетки в простенках между оконными перемычками, большая часть их в советский период оказалась замурована. Следовательно, забота о естественном проветривании здания - необходимый элемент в системе его защиты.

ПРОБЛЕМЫ ЗАЩИТЫ

РЕСТАВРИРОВАННЫХ ИСТОРИЧЕСКИХ ЗДАНИЙ ИЗ КИРПИЧА

Реставрируемые сегодня здания, как правило, расположены в центральной части крупных городов -использование их под жилые и производственные цели позволило им уцелеть, тогда как главные дома загородных усадеб практически находятся на грани исчезновения. В то же время агрессивная и все ухудшающаяся городская экологическая обстановка - биологические поражения, коррозия и выветривание кладки, атмосферные воздействия - серьезно ухудшает физико-механические свойства кирпичной кладки конструкций исторических зданий. В силу этого вопросы реставрации и последующей защиты исторических зданий, построенных из кирпича, нуждаются в серьезной проработке.

Как уже было нами отмечено, сегодня при реставрации исторических зданий невозможно ограничиться приведением в порядок их фасада. Реставратор Р.-Дж. Шеффер прямо говорит: «Мысль о том, что можно повысить прочность архитектурного памятника, реставрируя лишь его поверхность, должна считаться вредной и не выдерживающей критики» [6]. Не менее важным является также восстановление и защита стен.

Стены, как правило, возводились из того материала, который давала человеку окружавшая его среда: Крым богат известняком, Великобритания - природным шифером, Франция - материалами вулканического происхождения. Отече-

ственные исторические здания, дошедшие до нас, чаще всего выполнены из полнотелого красного кирпича на известковом или сложных растворах.

Дабы защитить наружные стены от разрушения, активно применялось их оштукатуривание. Это повсеместно можно наблюдать в избранных нами для анализа регионах - Крым, Южная Франция. Сегодня можно встретить дома, которые перешагнули столетний и более рубеж именно благодаря штукатурке. Они выглядят весьма нарядно за счет натуральных красящих пигментов, которые не выгорают и не линяют от дождя.

Заключение, к которому мы пришли на основе накопленного опыта реставрации зданий в Казани и Московской области, таково: восстановление фасада кирпичных зданий, особенно простоявших без отопления более десяти лет, недолговечно. После начала эксплуатации здание неминуемо начинает разрушаться, предотвратить это может только оштукатуривание зданий.

Дело здесь не в качестве реставрации, просто кирпич не рассчитан на такой срок службы. Тем более, что в XIX веке были утрачены традиции производства кирпича, контролируемые государством. При Петре I, например, качество кирпича оценивалось очень строго. «Царский» кирпич подлежал семикратному обжигу. Привезенную на стройку партию кирпича просто сваливали с телеги: если при этом разбивалось более трех штук, то вся партия браковалась [3]. В середине XIX в технологии производства кирпича произошел настоящий переворот: впервые были построены кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, появились первые сушилки для кирпича, гли-нообрабатывающие машины, что позволило вывести производство кирпича на качественно новый уровень. Для того чтобы отделить бракоделов от добросовестных производителей, была придумана система клеймения: каждый кирпичный завод имел собственный

фирменный знак - клеймо, который наносился на кирпич. В последней четверти XIX века кирпич в России стали делать практически все, кто хотел, что доказывается отсутствием каких-либо клейм на кирпичах реставрируемых ASG зданий. Например, главный дом усадьбы Та-лицы купцов Аигиных построен из кирпича собственного производства, качество которого весьма низкое.

Система защиты отреставрированного здания из кирпича, кроме оштукатуривания, включает:

- предотвращение от намокания и наледи;

- грамотную кровлю, водоотводы, препятствующие намоканию фасада;

- цветовое решение фасада, препятствующее его перегреванию, то есть использование отделочных материалов с высоким светоотражающим эффектом;

- химическая защита стен, включающая не только защиту от влаги, но и от солнечного света, паутины, пыли и т.д. Многое в этом направлении делается всемирно известными фирмами Ветонит, Капарол, Реперс, с которыми у ASG налажены давние партнерские отношения (ил. 8).

Безусловно, эстетический вид кирпичного здания во многом обеспечивается кирпичной кладкой, особенно резной. Ее можно демонстрировать в виде парапетов кров-

Ил. 8. Пример химической защиты стен - гидрофо-бизация участка стены специальными растворами. Фото с сайта http://www. termoplex.ru

ли, башенок, брандмауэров, арок ворот, парковых оград и других элементов, где не происходит перепадов температуры внешней и внутренней среды.

Наши предки прекрасно осознавали важность сохранения постоянной температуры внутри помещения для сохранности здания. Сделать это во времена печного отопления, учитывая климатические особенности России, сложно, и все же стремление к этому отчетливо проявляется в архитектуре на примере тех же ставень. Ставни -это не защита от воров, как принято сейчас думать, они нужны и для защиты фасада. В зимний период ставни помогают экономить тепло, а летом - спасаться от жары, особенно на юге. Во Франции мы наблюдаем ставни повсеместно, они

| Ил. 9. Ставни на главном доме усадьбы Зенино

Пир ыекуеетБ

№3 (15) 2016

Ил.10. Исследования колористического решения стен. Зондаж выполнен на главном доме усадьбы Пущино-на-Наре

часто реечные, что не сказывается на качестве обзора и аэродинамике помещения. Архитектурные изыскания доказывают, что ставни на европейский манер - защищающие не имущество, а само строение - существовали в главном доме усадьбы Зенино, были они и в наших казанских домах, например, доме Чекмарева-Каменева (К. Маркса, 15). Все это сегодня утрачено (ил. 9).

Реставрация фасадов в сегодняшних условиях часто происходит без учета вышеперечисленных факторов, поэтому высока вероятность, что в обновленном состоянии они не просуществуют и десяти лет. Невозможно сохранить объекты исторического наследия в том виде, каком они построены. Аутентичность необходима, но без фанатизма, ибо это может привести в недалекой перспективе к потере памятника.

Окрашивание оштукатуренных зданий должно обеспечивать защиту его от солнца, однако при реставрации всегда присутствует желание сделать здание таким, каким его задумал архитектор. Восстановление полихромных покрасок должно быть обусловлено соблюдением ряда требований. Первое из них - полная документирован-ность. Выявление остатков первоначальной покраски - сложная задача, для выполнения которой, как правило, привлекается художник-реставратор. Однако и архи-

тектор не должен устраняться от этой работы, так как здесь требуется хорошее знание строительной истории памятника: по сопоставлению раскрасок, лежащих на разных частях здания, и известных дат его перестроек могут быть установлены и последовательные изменения его цветового решения (ил. 10.).

Следует также учитывать, что нижний слой покраски не всегда является первоначальным. Так, известковая покраска, наиболее часто применявшаяся в свое время, в условиях современного большого города с загрязненным воздушным бассейном оказывается недоста-

точно стойкой, поэтому рекомендуется замена ее более долговечной, например, силикатной. Следует помнить, что применение красок, создающих на поверхности стен паронепроницаемую пленку, для старых сооружений недопустимо.

Таким образом, долговечность конструкций после проведенной реставрации зданий из кирпича обеспечивается рациональным применением материалов соответственной прочности и морозостойкости, правильной технологией работ и тщательнейшим выполнением всех деталей вводимых конструкций.

Список использованной литературы:

1. Гущин А.Н. История градорегулирования: Лекция . - Режим доступа: // http://lms.ЫЫюdub.ш/pluginfile.php/22595/mod_resource/content/5/Лек-ция%201^

2. Егорова Л.Л. Анализ причин снижения прочностных характеристик кирпичной кладки стен зданий старой Астрахани. - Режим доступа: // https:// scholar.google.ru/scholar_host?q=info:WVd5oBq1TRQJ:scholar.google.com/&out put=viewport&pg=106&hl=ru&as_sdt=0,5

3. Михаленко Е. История кирпича как строительного материала. - Режим доступа: // http://365-tv.ru/index.php/stati/istoriya-tv/52-istoriya-kirpicha-kak-stroitelnogo-materiala

4. Перекрытия каменных зданий. - Режим доступа: // http://art-con.ru/ node/17

5. Перунов А.С. Оценка напряженного состояния конструкций реставрируемых исторических кирпичных зданий с применением разнопрочных материалов для вычинки // Вестник МГСУ.- 2009.-№ 1.- С.122-126.

6. Реставрация каменных зданий. - Режим доступа: // http://ligerion.ru/ n_e_o_p_r_e_d_e_l_e_n_o/r_e_s_t_a_v_r_a_c_i_ya_k_a_m_e_n_n_y_x_z_i7.php

7. Фридман, О.М. Электроосмотический метод ликвидации сырости стен зданий.- Л. : Стройиздат, 1971. - 96 с.