Применение лабораторных исследований при архитектурном изучении памятников

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра ГСиАрх

Курсовая работа

по дисциплине:

«Методика исследования реставрации и приспособления архитектуры»

На тему: «Применение лабораторных исследований при архитектурном изучении памятников»

Тула 2010

Содержание

1. Вопросы архитектурного изучения, решаемые с помощью лабораторных исследований

2. Идентификация каменных материалов

3. Абсолютное датирование материалов

4. Лабораторный анализ при реставрации и воссоздания кирпичных кладок

Список используемой литературы

1. Вопросы архитектурного изучения, решаемые с помощью лабораторных исследований

Лабораторные исследования могут быть привлечены для таких исследовательских и реставрационных задач, как выяснение строительной истории и разработка на этой основе реставрационных предложений. С их помощью может быть установлена идентичность кладок в различных частях памятника либо их разновременность. Иногда таким путем оказывается возможным непосредственно определить возраст сооружения или отдельных его частей. При восстановлении внешней или внутренней отделки памятника лабораторными исследованиями выявляются использованные в прошлом пигменты и связующие, на основании чего восстанавливается первоначальный цвет покрасок, даже если они дошли в виде незначительных остатков, утративших прежний оттенок и интенсивность.

При помощи лабораторных исследований могут быть получены сведения о составе поливы цветных изразцов, о технологии ее нанесения и обжига, без чего невозможно восполнение утраченных деталей. Иногда анализы помогают выяснить очень тонкие моменты строительной истории памятника. Так, по остаткам микрофлоры на поверхности кладки под покрывающей ее штукатуркой или покраской можно судить, нанесен ли этот слой сразу же в ходе строительства или спустя какое-то время, и соответственно представить себе первоначальный характер фактуры стен. В ходе изучения памятника могут возникнуть и многие другие проблемы, для разрешения которых требуется помощь научно-исследовательской лаборатории.

Если инженерно-технические лабораторные исследования могут быть доверены специалистам соответствующих профессий и за архитектором сохраняются в основном функции общей координации работ, то для собственно архитектурной группы исследований роль архитектора -- определяющая. Он ставит исследовательскую задачу, сам отбирает образцы или намечает места их отбора, делает окончательные выводы на основе заключений лаборатории.

Ниже приводятся несколько более подробные сведения об исследовательских методах, применяющихся в целях идентификации строительных материалов каменных сооружений и датировки памятников или их частей.

2. Идентификация каменных материалов

Идентификация единовременных кладок (и, соответственно, разграничение разновременных) -- одна из важнейших задач натурного изучения памятника. Иногда при достаточных различиях в строительной технике разных строительных периодов эта задача может быть решена путем сопоставления цвета и фактуры использованного камня, размера и обработки блоков, размеров кирпича, способа перевязки кладки, обработки шва и т.п. Однако исследователю часто приходится иметь дело с разновременными кладками, обладающими большим внешним сходством либо слабо выраженными и трудно поддающимися точному определению различиями, что создает опасность субъективной оценки. К тому же, некоторые визуальные признаки, например цвет камня или раствора, могут в значительной степени зависеть от влажности кладки и условий ее сохранения. В этих случаях приходится обращаться к серии лабораторных исследований для получения объективной картины. Особенно показательными обычно оказываются исследования образцов строительных растворов, поскольку их состав полнее всего отражает индивидуальные технологические особенности. Необходимо, однако, подвергать исследованию все материалы, в том числе кирпич и естественный камень, что может дать дополнительную, иногда очень важную информацию.

Комплексные исследования отобранных образцов каменных материалов обычно включают в себя изучение химического состава с определением процентного соотношения основных компонентов, гранулометрический анализ, выявляющий путем просеивания сквозь серию сит с разными ячейками распределение заполнителя раствора по фракциям, и петрографический анализ-- изучение под микроскопом шлифов раствоpa или других материалов. Количественные соотношения компонентов раствора определяются в основном химическими анализами, хотя возможны очень приближенные подсчеты и при микроскопическом изучении образцов. Однако количественный состав в целом мало показателен для целей идентификации строительных растворов, поскольку их дозировка и перемешивание производились, как правило, весьма несовершенным образом, и взятые на соседних участках образцы материалов одной и той же кладки могут в этом отношении сильно различаться между собой. Обычно гораздо более важные результаты дает изучение качественного состава. Наличие тех или иных количественно незначительных, но характерных примесей, особенности строения зерен песка, их размер, цвет, степень обкатанности, а также иные, прочитываемые при изучении под микроскопом особенности могут служить свидетельством не только технологических различий, но и использования материалов, добытых в разных карьерах, что по большей части указывает на разновременность исследуемых образцов. Шлифы после проведенного изучения обязательно должны сохраняться, так как по мере их накопления при исследовании многих памятников может быть создана своего рода картотека, которая позволит в дальнейшем проводить идентификацию материалов, использованных при работе на различных сооружениях в пределах одной территории.

Микроскопические исследования дают важные результаты при изучении не только растворов, но и естественного камня. Так, известняки разных месторождений, сходные по внешнему виду, могут сильно различаться между собой по микроструктуре, в частности, по составу образующих их известковых скелетов ископаемых организмов, хорошо выявляемых при петрографическом анализе.

Иногда возможно разграничение разных слоев одного месторождения.

Окончательный вывод относительно идентификации различных участков кладки может быть сделан лишь на основе всего комплекса проводимых анализов. Правильность полученных результатов во многом зависит также от тщательности отбора образцов, которые во избежание случайных ошибок должны изыматься из бесспорных участков коренной кладки, а не из мест поздних ремонтов, и для каждого определяемого строительного периода в нескольких экземплярах.

3. Абсолютное датирование материалов

архитектурный кладка реставрация

Под абсолютным датированием понимается непосредственное установление возраста объекта (в отличие от относительного, предусматривающего выявление хронологической последовательности времени возникновения нескольких объектов). Так, абсолютная датировка памятника может быть получена на основании сообщения письменного источника. При отсутствии таких источников или же при возникающих сомнениях в правомерности соотнесения их сообщения с реально существующим ныне сооружением абсолютная датировка иногда может быть получена иным путем. В частности, возможно использование методов абсолютного датирования, основанных на изучении физических свойств некоторых материалов. К настоящему времени разработано несколько таких методов, которыми пользуются при геологических и археологических исследованиях. Наиболее близки к архитектурным исследованиям методы абсолютного датирования материалов, практикуемые в археологии, иногда позволяющие прямо или косвенно установить возраст постройки или ее частей. В первую очередь имеет смысл подвергать абсолютному датированию искусственные материалы: строительные растворы, керамику и металл, а также древесину; определение геологического возраста использованных горных пород, естественно, в этом случае лишено смысла.

Возраст материалов органического происхождения может быть определен при помощи радиоуглеродного метода, в основе которого лежит точное измерение содержащихся в образцах продуктов распада радиоактивного изотопа углерода-14. Теоретически возможно привлечение его и для установления возраста растворов, поскольку углерод, входящий в состав вяжущего, поступает в него, как и в живые организмы, из воздуха в период схватывания; однако на практике всегда имеется вероятность присутствия в растворе остатков плохо обожженного известняка, а также известковой крошки, добавленной в качестве наполнителя, что резко искажает картину исследования. Но даже и при наличии органических остатков радиоуглеродным методом пока при реставрационных изысканиях не пользуются в силу небольшой степени его точности, обычно значительно превышающей разницу между строительными периодами, которые следует разграничить.

Возраст керамики может быть определен палеомагнитным методом, основанным на изменчивости магнитного поля Земли и на свойстве материалов намагничиваться при высоких температурах под его воздействием. При этом в них фиксируются параметры магнитного поля, измерение которых и сличение с разработанной абсолютной палеомагнитной геохронологической шкалой дает возможность установить время обжига керамики, пожара, последнего растапливания печи и т.п. Палеомагнитный метод при наличии хорошо разработанной местной геохронологической шкалы потенциально обладает значительно большей точностью, измеряемой десятками лет, что в большей степени отвечает задачам архитектурного исследования. Но этот метод наиболее эффективен в тех случаях, когда исследуемый материал не перемещался после обжига, так как при этом удается измерить не только интенсивность, но и направленность магнитного поля. Это последнее условие редко может быть соблюдено при изучении памятников архитектуры. Поэтому палеомагнитный метод не получил до сих пор практического применения в реставрационных исследованиях.

Наибольшее применение при изучении памятников архитектуры нашел дендрохронологический метод, позволяющий при благоприятных условиях датировать возраст употребленной в строительство древесины с точностью до одного года. Метод основан на изучении неравномерности роста годовых колец, вызванной изменчивостью погодных условий и других внешних факторов, и дающий сходную картину для всех деревьев одной породы на определенной территории. Измерение под микроскопом толщины колец позволяет построить по ним график, причем у произраставших одновременно деревьев совпадают расположенные в сложной последовательности «пики» и «падения», образуя характерную и не повторяющуюся картину. По этой последовательности график, полученный путем промеров изучаемого образца, в принципе может быть соотнесен с вполне определенным участком другого графика (рис. 1).

Рис.1. Пример сопоставительных графиков дендрохронологического изучения образцов древней древесины (спилы свай больничных палат Кирилло-Белозерского монастыря) 1--9 -- порядковые номера образцов.

Пользуясь разработанной для данной местности дендрохнологической шкалой, можно точно датировать каждый годовой слой древесины, а при сохранности на образце внешнего слоя -- также и время рубки дерева. Поскольку отдельные образцы обладают не только общими чертами, но и теми или иными индивидуальностями, для гарантии результата должны быть соблюдены два условия. Во-первых, для каждого возрастного определения необходимо отобрать достаточное число образцов (рекомендуется не менее 10). Во-вторых, каждый из них должен иметь достаточное число годовых колец, чтобы построенный по нему график обладал требуемой представительностью рекомендуется не менее 50). В реальной ситуации исследования памятников архитектуры оба эти условия не всегда могут быть соблюдены, и тогда надежность датировки снижается. Образцы отбираются в виде спилов либо в виде кернов, выбираемых специальным буром, что менее желательно, с точки зрения гарантий точности измерения, но зато в несравненно меньшей степени сопряжено с нанесением памятнику повреждений. Дендрохронологические исследования могут иметь смысл и в том случае, когда отобранный образец не имеет внешнего кольца, позволяя получить точную раннюю датировочную границу, что иногда может оказаться достаточным для получения ответа на поставленную задачу. Датировка не образца, а самого памятника или какой-либо его части зависит от того, сколько времени выдерживалась древесина после рубки. На основании имеющихся наблюдений известно, что чаще всего она в первый же год пускалась в дело. Однако встречаются случаи вторичного использования древесины в постройке, что резко сбивает общую картину.

Дендрохронологические исследования имеют особо большое значение при изучении памятников деревянного зодчества. Однако очень часто они могут быть применены для датировки каменных сооружений, имеющих в своем составе деревянные конструкции: сваи, деревянные связи, стропила, закладные колоды и т.п. Из всех существующих методов абсолютного датирования дендрохронологиче-ский наиболее применим к задачам изучения памятников архитектуры. В настоящее время он освоен в практике многих реставрационных организаций.

4. Лабораторный анализ для реставрация и воссоздание кирпичных кладок

Профессиональная реставрация кирпича предусматривает лабораторный анализ, в частности забор субстанции в различных точках кладки. Лабораторный анализ на содержание влаги, солей, сульфатов и нитратов.

Капиллярно поднимающуюся влагу не всегда возможно обнаружить при визуальном осмотре. Для лабораторного анализа наличия капиллярной влаги в кладке делают забор субстанции, как минимум, в трех точках по вертикальной оси. Проводят замер процентного содержания влаги и сравнивают результаты. При обнаружении повышенного содержания капиллярной влаги, делают отсечку.

Так же оценивают и процентное содержание солей (нитратов, сульфатов) в кладке. При повышенном их содержании необходимо провести мероприятия, препятствующие вредному воздействию данных химических соединений на кладку. В этом случае, кроме поверхностной очистки кирпича, проводят так называемое купирование, то есть перевод солей в нерастворимое состояние. Этот метод не удаляет соли из кладки, просто после химической обработки специальными составами, прекращается гигроскопическое набухание солей, это препятствует их выходу на поверхность и снижает разрушительное воздействие до нуля. При очень сильном "засолении" применяется метод "жертвенных штукатурок" или "штукатурных компрессов". Это очень легкие, пористые штукатурные составы, которые после нанесения "вытягивают" соли на себя. После этого штукатурка сбивается и выбрасывается. Следует новый замер, при необходимости операция повторяется до достижения удовлетворительного результата. Если по проекту кладка должна быть укрыта штукатуркой, то в качестве штукатурного слоя рекомендуется использовать комплекс из соленакапливающей и санирующей штукатурок ( толщина нанесения рассчитывается в зависимости от солевой нагрузки и толщины самой кладки).

Список используемой литературы

1. «Реставрация памятников архитектуры»С. С. Подъяпольский, Г. Б. Бессонов, Л. А. Беляев, Т. М. Постникова ,Cтройиздат, 2000г.;

2. http://rusarch.ru/chernysheva1.htm;

3. http://www.restavrator.net.

Размещено на Allbest.ru