и реставрационные технологии

Ю.В. Ивашко

Проблемы реставрации памятников архитектуры

и реставрационные технологии

В отличие от других областей строительства реставрационные технологии более консервативны, а применение новых материалов и конструкций допускается только в том случае, если это не вредит памятнику и не искажает его первоначальный вид.
На памятниках архитектуры могут производиться такие виды работ: реставрация, консервация и ремонт. В последние годы к ним добавилась реституция - воссоздание разрушенных объектов с максимальным приближением к оригиналу. Реставрация, наряду с элементами консервации и ремонта, предусматривает изменение существующего вида памятника для более полного раскрытия его художественных качеств, а также исключение более поздних, малоценных архитектурно-планировочных наслоений, пристроек и надстроек. Реставрация может быть фрагментарной и целостной. При этом последняя отличается от фрагментарной реставрации не масштабом производимых работ, а целью - восстановлением памятника в его изначальном состоянии. В таком случае проблема ценности и сохранности более поздних наслоений решается иначе, чем при фрагментарной реставрации, и определяется, прежде всего, датировкой этих наслоений по отношению ко времени, на которое воссоздается памятник. Здесь можно усматривать некоторое сходство между целостной реставрацией, которая не всегда обладает исчерпывающей документацией, и в отдельных случаях предусматривает привлечение архитектурных аналогов, и реституцией, хотя реституция должна применяться в исключительных случаях, когда с утратой отдельного здания или комплекса нарушилась общая градостроительная ситуация.
Все производимые на сегодняшний день реставрационные и консервационные работы могут быть разделены по видам на 37 основных разделов - от предпроектной стадии до реставрации монументальной живописи, которая состоит из 12 специальных разделов по конкретным видам работ. Стадии проведения реставрационных работ предшествует стадия археологических, научно-технических, инженерно-биологических и архитектурных исследований, с тем чтобы на момент начала реставрационных работ существовала исчерпывающая информация о памятнике, были выявлены археологические находки, обследовано состояние памятника, выявлены разрушающие факторы и разработаны методы их устранения, а также необходимая проектная документация.
Первой и основной задачей при реставрации памятников архитектуры является усиление оснований и фундаментов: перекладка существующих и подведение новых фундаментов, устройство обойм для усиления кладки фундаментов и уменьшения давления от здания на грунт основания, устройство рядом с уже существующими разнообразных по конструкции свайных фундаментов и усиление оснований и фундаментов буроинъекционными сваями. При усилении оснований и фундаментов буроинъекционными сваями вначале производится укрепляющая цементация, когда усиливается кладка существующих фундаментов инъекциями в них цементного раствора (или раствора иного состава), а также заполняются раствором пустоты на контакте фундамент-грунт. Затем устраиваются буроинъекционные сваи, которые передают нагрузки от зданий на грунт основания и препятствуют возникновению неравномерной осадки. Именно этот метод показал себя как наиболее эффективный при реституции (воссоздании) объектов, первоначальные фундаменты которых частично или полностью утратили свою несущую способность.
Первоочередными работами при реставрации памятников архитектуры являются работы по устройству гидроизоляции стен. Одним из методов является горизонтальная гидроизоляция в основании кладки стен методом электроинъектирования. Суть метода состоит в просачивании горизонтального слоя кладки через просверленные отверстия специальным гидрофобным раствором при одновременном влиянии постоянного электрического тока. Для изготовления гидрофобных растворов используются кремнийорганические вещества (метил- и этилсилоксаны, силозаны и др.) и органические растворители (керосин, уайт-спирит). При этом вначале удаляется штукатурный слой в местах сверления отверстий, после разметки сверлятся отверстия, очищаются и в них устанавливаются инъекторы-электроды. Собирается электрическая схема, подсушивается кладка в зоне пропитки, а к инъекторам подсоединяется система подачи инъекционного раствора. После завершения электроинъектирования электросхема и система подачи раствора отключается, а инъекторы-аноды переставляются в нижний ряд отверстий, к ним подсоединяется система подачи инъекционного раствора и инъектирование проводится без электрического тока. После этого система демонтируется, а инъекционные отверстия закрываются. Через 7-10 дней после завершения пропитки отверстия закрываются известковым раствором с добавлением цемента на глубину 100-200 мм.
Инъектировать можно и трещины в кладке памятников архитектуры. Для этого в трещины через инъекционные трубки, залатанные с лицевой поверхности кладки, нагнетается редкий строительный раствор под давлением. Метод инъекции трещин может применяться для кладки из кирпича, плинфы, туфа, известняка, ракушечника, песчаника, а для кладок из особо твердых пород (гранит, базальт) он применяется ограниченно, за исключением бутовых кладок стен и фундаментов. Целесообразность использования метода инъектирования определяется после детального изучения состояния кладки и определения причин возникновения трещин, поскольку трещины могут возникать из-за деформаций грунта, перенагрузок и дефектов конструкций здания, нарушений температурно-влажностного режима, а также вследствие вредного воздействия атмосферных факторов.
К применяемым инъекционным растворам предъявляется ряд специальных требований. Так, они должны проникать в трещины в толщине кладки на любую глубину, не расслаиваться в широких трещинах, давать достаточное сцепление с материалом кладки при минимальной усадке (после затвердения), соответствовать основному массиву укрепляемой кладки по физико-механическим характеристикам. Кроме того, инъекционные растворы должны иметь оптимальную водоотдачу и водоудерживание, что необходимо для образования и нормального «дозревания» структуры раствора. С целью повышения вязкости и водоудерживающих свойств в инъекционный раствор добавляют молотый песок, а чтобы увеличить степень подвижности раствора используют мылонафт, сульфатно-спиртовую барду или поливинилацетатную дисперсию.
Для изготовления инъекционных растворов используют маломагнезионное, без добавок известковое тесто 1 -2-го сорта, серый или белый портландцемент марок 300-500, известковую муку с тонкостью помола менее 0,14 мм, а также кирпичную, кварцевую и мраморную муку. Специалистами корпорации «Укрреставрация» разработано несколько инъекционных составов для различных кладок:
- растворы для укрепления кирпичной и белокаменной кладки стен, сводов, арок, колонн, столбов;
- растворы для аварийных конструкций;
- растворы для инъектирования при армировании;
- растворы для инъектирования археологических сооружений;
- растворы для инъектирования стен и конструкций с настенной живописью;
- растворы для заполнения каналов.
При инъектировании трещин с шириной раскрытия до 1 мм допускается увеличение содержания воды в составе раствора в 2-2,5 раза.
После проведения работ по подготовке трещин к инъектированию и установки инъекционных трубок в специальные просверленные отверстия приступают непосредственно к инъектированию. Инъекционный раствор пропускается через сито с размером ячейки 1,5-2 мм, а свойства раствора должны сохраняться в течение двух часов. Инъекционные работы производятся при температуре воздуха не ниже +5°С и завершаются не позднее, чем за месяц до осенних заморозков. В зимнее время разрешается проводить инъекционные работы только на внутренних элементах конструкций отапливаемых помещений - таких как арки, колонны, своды.
Инъектирование массивных стен толщиной более 1,3 метров производится с обеих сторон кладки, причем инъектирование участков кладки начинается с нижнего ряда отверстий. После проведения инъектирования инъекционные трубки удаляются, поверхность кладки механическим способом очищается от гипсового раствора, углубления от инъекционных трубок замазываются раствором, а потеки инъекционного раствора на поверхности кладки удаляются сразу потоком воды или после высыхания раствора скребками или скальпелями.
Отдельный раздел технологии проведения реставрационных работ посвящен консервации и реставрации поверхности кирпичной кладки, которая находится под влиянием агрессивных внешних факторов и может разрушаться. Может происходить крошение и откалывание кирпича, выпадение его отдельных кусков, появление трещин, высолов на внешней поверхности кирпича. Как правило, под воздействием внешних факторов разрушаются отдельные кирпичи: деструктируются грани, поверхность покрывается трещинами и углублениями.
В подобных случаях возможно два варианта восстановления лицевой поверхности кирпичной кладки: замена разрушенных участков или дополнение утраченных участков специальными растворами. Рациональность того или иного метода определяется в каждом конкретном случае: если кирпич разрушен меньше чем наполовину вглубь, целесообразно дополнять места утрат раствором, если больше половины - заменять разрушенные участки новой кладкой. Если кирпич выветрился, а раствор в швах сохранился и выступает наружу, утраченные места также заполняют специальным раствором.
Дополнение кирпичной кладки выполняется новым кирпичом, который по своим свойствам близок к первоначальному. Раствор кладки также должен приближаться по своему составу к первоначальному. Инъектирование трещин в кладке производится согласно упомянутым выше инъекционным технологиям.
Поверхность кирпичной кладки очищают от загрязнения либо механическим, либо химическим методом. При химическом методе для особо загрязненных участков используют водный раствор фторида аммония с добавлением синтетических моющих средств. Очищаемую поверхность предварительно смачивают водой, затем наносят влажной щеткой смывку, через пять-десять минут поверхность зачищают жесткой капроновой щеткой, смачивая водой. Остатки смывки устраняют большим количеством воды.
Копоть с поверхности кирпичной кладки удаляется 5-10% раствором соляной кислоты с дальнейшим промыванием водой. Плотный слой высолов распушивается с помощью 1-5 % водного раствора соляной кислоты с дальнейшим очищением щетками и скребками, затем очищенную поверхность промывают большим количеством воды.
Старые лакокрасочные слои на поверхности очищаются смывками на основе кислот, солей, щелочей и органических растворителей. Для удаления краски ПХВ, ХВ, масляной, нитро-эмалей, грунтовок и шпаклевок используется смывка см В-1, производимая в научно-технической лаборатории «Конрест». Особенности ее применения заключаются в следующем. Поверхность очищается сверху вниз валиком, щеткой или флейцом, через 10-20 минут красочный слой, на который нанесена смывка, при температуре воздуха 10-20°С размягчается и набухает, после чего его легко удаляют шпателем или тряпкой.
Сколы и пустоты на поверхности кирпича шпаклюются если глубина углублений составляет не более 2-3 сантиметров, в противном случае кирпич подлежит полной или частичной замене. Шпаклевка производится раствором, состоящим из извести-теста (1 часть), цемента (0,5 частей), цемянки (3 части) и необходимого пигмента, раствор замешивается водой с добавлением водной эмульсии ПВА.
Шпаклевку производят послойным нанесением после предварительного очищения и смачивания водой поверхности кладки, толщина каждого наносимого слоя не превышает полсантиметра, и последующий слой можно наносить только после схватывания предыдущего. Для лучшего схватывания и предупреждения усадки раствора шпаклевочный слой периодически смачивается.
Швы кирпичной кладки заполняют растворами, состоящими из извести-теста, портландцемента, песка, цемянки (иногда добавляют дробленый камень и щелочестойкие пигменты), а для лучшего сцепления раствора с основой в него добавляют водную эмульсию ПВА (5% от объема раствора). Для укрепления крошащейся поверхности кирпичной кладки здания-памятника используют растворы на основе полимерных материалов - кремнийорганические растворы на основе этилсиликатов и полиметилсилоксанов. Структурное усиление поверхности может быть достигнуто при применении клеевой композиции на основе цианакрилового клея, имеющего малое время затвердевания.
Поверхности кирпичной кладки обрабатываются специальными гидрофобными материалами - смесями кремнийорганических соединений. Обработку поверхностей гидрофобным раствором выполняют при сухой погоде и температуре воздуха не ниже 3-5°С.
Как правило, большинство проблем при реставрации памятников связано, прежде всего, с утратой основаниями и фундаментами полностью или частично своих несущих способностей. Подобные проблемы возникали и при проведении ремонтных работ в XIX веке, причем лучшие архитекторы того времени пытались предложить свои эффективные методы усиления фундаментов. Известно, например, что после осмотра в 1829 году состояния Успенского собора и установления размеров деформаций М.Ефимов и А.Меленский предложили в качестве противодеформационного метода устройство рядом с существующими фундаментами собора кирпичного контрфорса таким образом, что контрфорс «заводился» в толщу стены и фундамента. Архитекторы представили свое заключение о том, что причиной осадки стен, а, следовательно, появления сквозной трещины на восточном фасаде, стало образование пустот на месте сгнивших деревянных конструкций, которые предлагалось заменить металлическими, а под арку с трещинами подвести новую кирпичную перемычку. Трещину предлагалось заложить снизу доверху частыми страбами и замуровать новым кирпичом.
Первой профессиональной попыткой усиления существующих фундаментов можно считать пример реставрации церкви Василия в Овруче (1907-1911 гг.), за которую архитектору Щусеву было присвоено звание академика архитектуры. Через определенные промежутки времени вынимались куски древнего фундамента, начиная с юго-восточного угла апсид, а затем подводились новые фундаменты из бута (местного красного кварцита) на цементном растворе, сходного с древним фундаментом, из неправильных кусков красного песчаника, залитых раствором. Подведя фундамент под существующую кладку стен, рабочие подбивали под нее железной трамбовкой бетонную массу. Такой фундамент не должен был давать просадку, что исключало появление трещин в стенах. Часть новых фундаментов была выведена под пилоны и южную стену до башни. В церкви Василия в Овруче впервые была проведена работа по подведению фундаментов под существующие стены в комплексе с устройством новых фундаментов.
Примечателен как пример реставрационных работ в здании-памятнике архитектуры Бессарабский квартал, в котором сохранившаяся часть застройки дополняется новыми зданиями для создания делового центра. Для усиления стены подвала зданий Бессарабского квартала были дополнены новой кирпичной кладкой, в наружных стенах подвалов устроена вентиляция для улучшения влажностно-теплового режима. На момент начала работ физический износ здания составлял 51 %, одна из стен дворового фасада упала еще в 1990-х годах, ширина раскрытия трещин составляла до 4 см, фундаменты замокали. После детального обследования состояния всех элементов и конструкций зданий был разработан ряд ремонтно-реставрационных мероприятий. Поскольку старые фундаменты частично утратили свои несущие способности, а перепрофилирование зданий под офисно-деловой центр предусматривает, согласно проекту, устройство больших по площади подземных пространств, было решено усилить старые фундаменты зданий вдавливаемыми сваями большой длины, обеспечив тем самым совместную работу и старых фундаментов, и свай. Дефектные участки кирпичной кладки стен подвала и наземных этажей были заменены новой кладкой, трещины в кладке были инвестированы раствором в соответствии с описанными выше технологиями. Также была проведена антисептическая обработка кладки стен возле водоотводов, в углах и в области венчающего карниза.