Жизнь камня в облицовке

В разговорной речи часто можно услышать: "Он тверд, как скала" или "На него можно положиться, как на каменную гору". Такие слова принято говорить о людях, верных своему слову. В основе этих сравнений лежит представление о камне и скале как о чем-то исключительно прочном. Сложились они, очевидно, на основании опыта одного-двух, может быть, нескольких поколений.

Но стоит нам стать на историческую точку зрения, как прочность камня и каменных сооружений становится сомнительной. Многочисленные памятники архитектуры и скульптуры Ассирии, Египта, Эллады и Древнего Рима, разрушившиеся средневековые храмы и дворцы свидетельствуют, что со временем уничтожается и камень.

Наблюдения за старинными зданиями показали, что разные виды камня живут различное время. Одни сохраняются многие столетия, другие - только десятилетия. Самые долговечные и надежные камни в строительстве и архитектуре - кварцит и мелко- и среднезернистый гранит. Они успешно противостоят разрушающему влиянию времени в течение многих веков. Достаточно прочны и надежны и остальные магматические породы. Применению осадочных пород в монументальных скульптурах препятствует их слоистое строение - под влиянием выветривания в камне проступает полосчатость.

Повреждения каменных одежд зданий давно привлекали внимание архитекторов. Еще в XV в. Альберти указывал на недопустимость железных креплений в камне, что приводило к растрескиванию камня и появлению ржавых пятен. Связано это с тем, что при ржавлении железа происходит резкое увеличение объема ржавчины, и поэтому оно сопровождается не только бурыми потеками гидроокислов железа, но и образованием трещин вокруг железных частей.

Камень облицовок нуждается в защите. Побелка и покраска камня применялись еще зодчими Древней Греции и Рима не только в эстетических целях, но и для сохранения камня. В XVI в. для защиты начали применять известковую побелку. Особенно в плохом состоянии оказались здания в Лондоне, в 1861 г. пришлось создать правительственный комитет по сохранению каменных построек.

Наружная облицовка из светлого камня в условиях индустриального города быстро загрязняется. Опыт показывает, что белокаменные облицовки теряют на 10-20% свою первоначальную светлоту через 2-3 года. К сожалению, потемнение облицовки на этом не кончается. Например, светлота облицовки Музея изобразительных искусств в Москве, выполненной из белого шишимского мрамора, спустя 30 лет была всего около 20%, хотя в момент постройки светлота мрамора была не менее 60-70%. Ныне мраморная облицовка колонн музея стала серого цвета.

Разрушение камня вызывается многими причинами. На одно из первых мест нужно поставить влияние влажности. Влага, заполняющая тончайшие трещины и пустотки в камне, находится в движении. Под влиянием капиллярных сил она передвигается вверх, а вследствие испарения перемещается также и к наружной стороне облицовки.

Выпадающие при испарении из раствора соли смешиваются с пылью, копотью и облицовка покрывается наружной грязевой коркой. При изменении условий возможно движение влаги и в обратном направлении, т. е. внутрь стены. Тогда в месте встречи двух потоков, несколько отличающихся по составу и концентрации растворенных солей, начнется их взаимодействие и отложение внутренних корок солей.

Происходящие внутри облицовки процессы растворения и выпадения солей зависят от многих причин: свойств камня, количества влаги, перепада температуры, относительной влажности и др., и по-разному протекают в разных зонах одного и того же камня. Наряду с зоной преобладающего растворения есть зона с преобладающей кристаллизацией. Так возникает слой, разрыхленный выщелачиванием, и слой, уплотненный выпавшими солями, т. е. внутренняя корка (рис. 41). Иногда внутренняя корка отскакивает и тогда разрушение камня идет особенно быстро. Толщина корок различна - от 1-4 мм в известняках до 10-12 мм в трахитах. Для устранения коркообразования нужно предотвратить движение влаги внутри камня. Для этого облицовку необходимо изолировать от грунтовой и атмосферной влаги, исключить влияние испарений от парового отопления, дыхания людей и пр.

Рис. 41. Схема разрушения облицовки из естественного камня. 1 - внешняя корка, 2 - первоначальная поверхность камня, 3 - внутренняя корка, 4 - пылевато-мучнистый разрушенный слой, 5 - переходная зона, 6 - неповрежденный камень

Коварство коркообразования состоит в том, что первые 10-20 лет оно идет без всяких внешних признаков. А между тем в это время возникает внутренняя корка, а под ней разрыхленный или даже пылевато-мучнистый слой. Затем корка внезапно отпадает, обнажая ослабленный камень, после чего начинается катастрофическое разрушение.

На облицовку очень пагубно действуют дымовые газы и прежде всего сернистый газ (SO₂) и серный ангидрид (SO₃). В Англии, где убытки от выветривания каменных зданий за первую четверть XX в. исчислены в 55-60 млн. фунтов стерлингов, существует густая сеть наблюдательных пунктов для определения содержания вредных газов в воздухе. Учитывая, что ежегодно в крупных городах сжигаются миллионы тонн топлива, ясно, что проблема борьбы с загрязнением воздуха SO₃ и SO₂, которые при соприкосновении с водяным паром дают смесь серной и сернистой кислот, очень серьезна.

На долговечность каменной облицовки влияют и колебания температуры. Правда, изменения поверхности и объема облицовки под влиянием колебаний температуры не имеют существенного значения. Опыты с полированными плитами гранита, испытывавшими колебания температуры от 32 до 124° в течение 89400 раз, что примерно соответствует 244 годам пребывания под открытым небом, показали, что полированная поверхность осталась без изменений. Гораздо существеннее изменения в камне при переходе температуры воздуха от положительной к отрицательной. Замораживание приводит к увеличению объема получающегося льда, давящего с большой силой на минералы. На морозостойкость камня сильно влияют заключенная в нем влага и характер ее распределения.

Медленное разрушение камня идет и под влиянием живых организмов (органическое выветривание). Однако в условиях города бактерии, лишаи и мхи, живущие на камне, не портят его сколько-нибудь заметно. В некоторых случаях довольно серьезную неприятность приносят птицы - голубиный помет на многих зданиях в Италии и других странах погребает под собой скульптуры и ажурный орнамент.

В середине прошлого века изобрели флюаты - соли кремне-фтористо-водородной кислоты. Реагируя с камнем, они дают фторид кальция, гидрат кремнезема и другие нерастворимые соединения, уплотняющие поверхностный слой камня. Этим достигается уменьшение гигроскопичности, водопоглощения и паропроницаемости. Однако в ряде случаев флюатирование оказало губительное действие. Выяснилось, что флюаты нарушают естественную миграцию влаги в облицовке и ведут к появлению внутренних корок.

Наиболее действенные меры по защите камня состоят в регулярной мойке, удалении пыли и солевых отложений. Весьма эффективна мойка горячим паром, особенно архитектурных украшений. Широко используется очистка песком из пескоструйных аппаратов.

Темный налет веков скрывает от зрителя естественный вид древних зданий и поэтому в некоторых странах им стараются придать первоначальный облик. В последнее десятилетие в Париже пескоструйными аппаратами очищены от патины времени Бурбонский дворец, квадратный двор Лувра, церковь Мадлен, отель Крийон и другие исторические здания. Они побелели и, по ироническому выражению парижан, стали похожи на молодящихся дам преклонного возраста.

Применяются и более тонкие химические способы чистки камня для удаления пятен окислов железа и меди, загрязнений чернилами, смазочными маслами, олифой и др. Необходимо также периодически восстанавливать и полировку облицовки.