авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Материаловедческие основы реставрации каменных памятников архитектуры вологодской области(район волго-балтийской системы)

-- [ Страница 2 ] --

Химическая коррозия обусловлена воздействием различных кислот и солей, а также воздействием вредных веществ, содержащихся в воздухе. Солевая коррозия материалов памятников также связана с увлажнением. Источниками солей могут являться сами строительные материалы, в том числе, вводимые в кладку при реставрации памятника, но особенно грунтовые воды. В ходе натурных обследований на некоторых зданиях (все они расположены в южной части Череповецкого района) были обнаружены явления солевого разрушения материала стен на высоту до 2-х м от поверхности земли. Был произведен рентгенофазовый анализ высолов на стенах Владимирской церкви в с. Ильинское Череповецкого района (1809 г.) (рис. 5,6). Все рефлексы полученной рентгенограммы принадлежат одному веществу – MgSO46H2O (гексагидрит магния – Hexahydrite Magnesium Sulfate Hydrate – 24-719). Гексагидрит магния способен увеличиваться в объеме до 2-х раз, поэтому такой вид коррозии является достаточно опасным и требует защиты надземных конструкций от действия грунтовых вод.

Рис. 5. Солевое разрушение кирпичной кладки Владимирской церкви в с. Ильинское Череповецкого района

 12 Рентгенограмма высолов на стене-5

12

Рис. 6. Рентгенограмма высолов на стене Владимирской церкви в с. Ильинское Череповецкого района

В ходе натурных обследований были также отобраны грунтовые воды для определения возможного влияния их на долговечность кирпичной кладки и произведен их химический анализ. Определено, что наиболее высокие показатели солесодержания отмечены на территории Череповецкого района.

Причиной разрушения материалов памятников является также загрязнение воздуха отходами промышленных предприятий. Основными источниками загрязнения атмосферы в данном районе являются Череповецкий металлургический комбинат, ОАО «Аммофос» и Химический комбинат в г. Череповце. В диссертации приведен расчет загрязнения воздуха на рассматриваемой территории пылью, SO2, NOx по данным 2003 г. с использованием методики ОНД-86 с целью определения возможного влияния вредных веществ, содержащихся в воздухе, на материалы конструкций рассматриваемых зданий, а также определены границы зон загрязнения данными веществами.

Органическая коррозия проявляется в виде биодеструкции и растительности на стенах и сводах большинства обследованных зданий. Биодеструкция материалов имеет место в виде грибов, лишайников, микроводорослей на обмазке и кирпичной кладке стен и сводов. Причиной их возникновения становится переувлажнение материалов конструкций. Биодеструкция опасна тем, что в данном случае образуются тионовые и нитрифицирующие бактерии, которые способствуют превращению сернистого газа и оксида азота соответственно в серную и азотную кислоты, что ведет к разрушению материалов конструкций. Прорастание травы и кустарника на стенах и покрытиях зданий является опасным с точки зрения развития корневой системы в щелях и трещинах кладки, что также может привести к разрушению конструкций.

Исходя из перечисленных причин разрушения кирпичной кладки, можно сделать вывод о том, что при восстановлении необходима защита ее наружной поверхности от атмосферной влаги и агрессивных воздействий внешней

среды, защита надземных конструкций от увлажнения грунтовой влагой, а также защита конструкций от органической коррозии.

В четвертой главе были разработаны составы для изготовления реставрационного кирпича и раствора, т.к., как показали натурные обследования, основной причиной разрушения большинства зданий храмов явились преднамеренные разрушения, вызванные политикой государства в ХХ в. В основном каменные здания в XVII-нач.ХХвв. на данной территории строили из местного сырья, для изготовления реставрационных материалов было решено также использовать местную сырьевую базу.

Исследование сырья для изготовления реставрационных материалов. Были исследованы данные о запасах кирпичных глин и известняка в рассматриваемом регионе по данным Департамента природных ресурсов, а также по архивным данным 1930-х гг. Запасы кирпичных глин составляют более 1 млрд. м3, запасы известняка – более 100 млн. м3. В настоящее время данные месторождения практически не используются. В данной работе был произведен рентгенофазовый и химический анализ глинистого сырья месторождений, указанных в архивных данных, и не числящихся на балансе Вологодской области.

Подбор составов для реставрационного кирпича. Для экспериментов была использована глина месторождения Нова Череповецкого района, в качестве отощающей добавки использовался песок Коштинского месторождения Череповецкого района. Формовка выполнялась ручным способом в формах 7.07х7.07х7.07 см. Сушка производилась в нормальных тепло-влажностных условиях в течение 1 месяца. Обжиг образцов осуществлялся в муфельной печи при температуре 900°С в течение 4-х часов с постепенным подъемом температуры. Прочность на сжатие полученных образцов в среднем составила 8.5 МПа.

Т.к. г. Череповец, расположенный на данной территории – это крупный промышленный центр, и его предприятия являются источником образования большого количества отходов, было решено выполнить серию составов с их использованием. Были выполнены составы с использованием зол ТЭЦ 10 и 15% как отощающе-пластифицирующей добавки, пиритного огарка в количестве 5 и 10%, применяемого для снижения температуры обжига и улучшения цветовых характеристик, граншлака в количестве 10, 15 и 20% как отощающей добавки и фосфогипса в количестве 5% для интенсификации процесса сушки.

Испытания по прочности на сжатие полученных образцов показали, что наиболее высокие результаты имеют образцы с добавкой граншлака 20% (Rсж=10.44 МПа). Кроме того, процесс сушки образцов с добавкой граншлака происходит быстрее, чем в остальных случаях.

Подбор составов для кладочных и штукатурных растворов. Исторический раствор в XV-XIX вв. на рассматриваемой территории выполнялся на основе извести. Как показывает опыт реставрационных работ, проводимых на памятниках Москвы и С.-Петербурга, наилучшие результаты имеют растворы, изготовленные из свежегашеной извести. В данной работе была использована известь Белоручейского месторождения Вытегорского района Вологодской области. Гашение извести производилось за сутки до ее использования. В качестве добавок использовались песок Абакановского месторождения Череповецкого района, известняк Троицкого месторождения Вашкинского района крупностью до 2.5 мм, цемянка, изготовленная из кирпича XIX в., а также яичный белок. В результате были выполнены следующие составы (табл. 1):

Таблица 1

В возрасте 28 суток известковый раствор с добавкой яичного белка (1.5 шт./л) показал результаты по прочности на сжатие более высокие, чем в остальных случаях, примерно в 7 раз, что является достаточно убедительным доказательством использования его в исторических сооружениях (рис. 7). На увеличение прочности раствора оказывает влияние именно белок, т.к. при введении в состав раствора яйца вместе с желтком увеличение прочности отмечено не было.

Рис. 7. Распределение предела прочности на сжатие известково-песчаного раствора (составы 1-12)

Однако прочность известково-песчаного раствора, даже при использовании добавок, является очень низкой, нарастание прочности происходит очень медленно. Как показывает опыт реставрационных работ, для увеличения прочности к известковому раствору возможно добавление цемента в количестве до 10% по объему.

Были выполнены составы с добавкой портландцемента М400 в количестве 5 и 10% без добавления и с добавлением яичного белка (табл.2).

Таблица 2

Добавка яичного белка к сложному известково-цементному раствору в количестве 0.5 шт./л приводит к увеличению предела прочности на сжатие в 2-2.5 раза (рис. 8).

Рис. 8. Распределение предела прочности на сжатие сложного известково-цементного раствора (составы 13-16)

Натурные испытания штукатурного раствора проведены на здании Воскресенской церкви в с. Носовское Череповецкого района (1788 г.). Были нанесены следующие составы: состав №1: Известковое тесто/песок 0-1.25(1/2); состав №2: Известковое тесто/песок 0-1.25(1/2)/цемянка 10%; состав №3: Известковое тесто/песок 0-1.25(1/2)/известняк 10%; состав №4: Известковое тесто/песок 0-1.25(1/2)/яичный белок (1.5 шт./л).

Через сутки были произведены осмотр и дополнительное увлажнение поверхности оштукатуренных накануне участков. Все оштукатуренные участки достаточно устойчивы. В ходе их увлажнения было отмечено, что составы №1-3 хорошо впитывают воду, на участке же стены, оштукатуренной составом №4, вода сначала стекает по поверхности, а затем начинает медленно впитываться, т.е., был сделан вывод о том, что яичный белок, входящий в состав №4, обладает также гидрофобизирующими свойствами.

Состав для замазки утраченных мест кирпичной кладки. Для зданий, в которых кирпичная кладка не предназначена для оштукатуривания, для

восстановления утрат кирпичной кладки были предложены следующие

составы: состав №1: Известковое тесто/кирпичная пыль/цемент (1/3/1); состав №2: Известковое тесто/кирпичная пыль/цемент (1/3/1)/яичный белок (1 шт./л). Были проведены натурные испытания данных составов. Составы для замазки имеют цвет, близкий к цвету исторического кирпича. При осмотре через сутки и через 2 месяца после их нанесения, состав №2 оказался достаточно устойчивым, на составе №1 отмечена сеть мелких трещин.

Основные выводы и рекомендации

1. Впервые проведена оценка ресурсов долговечности заброшенных каменных памятников архитектуры XVIII-XX вв. на территории Вологодской области в районе Волго-Балтийской системы.

2. В результате натурных и инструментальных исследований образцов кирпичной кладки 100 каменных храмов установлено, что в большинстве случаев кладка не достигла критического уровня разрушения структуры и в основном сохранила свои физико-механические свойства, более 70% заброшенных зданий храмов могут быть реставрированы и восстановлены.

3. На основании микроструктурного и рентгенофазового анализов дана оценка сырьевой базы, которая использовалась при изготовлении кирпича и кладочного раствора. Применялись местные известняки и многокомпонентные глины, в которых основным минералом был монтмориллонит. Установлено, что качество материалов достаточно высокое, однако температура обжига кирпича не достигала 1000°С, что подтверждается отсутствием в образцах минералов группы муллит.

4. Определены основные факторы, влияющие на долговечность кирпичной кладки: период XVIII-начало XX вв. – преимущественно выветривание (эрозия), солевая коррозия, биокоррозия; вторая половина ХХ в. – существенное изменение гидрогеологических условий, загрязнение воздуха отходами промышленных предприятий, более частое переменное воздействие температуры и влажности.

5. Оценочно-прогнозный мониторинг долговечности кирпичной кладки показал, что физико-механические свойства кирпича, раствора, зоны сцепления (по результатам испытаний на отрыв) образцов, взятых из толщи стены, слабо подвержены деструктивным воздействиям, особенно в местах отсутствия видимых деформаций и трещин отрыва. Это позволяет сделать вывод, что несущая способность кладки в большинстве случаев достаточна для ее дальнейшей эксплуатации.

6. Разработаны рекомендации по возможному восстановлению или консервации наиболее значимых исторических каменных храмов. При этом необходимо использовать материал, который по своему составу и структуре

будет максимально приближен к существующему в каменной кладке. Разработаны составы для реставрационного кирпича, выполненного по исторической технологии из глин и песка местных месторождений, а также с использованием отходов металлургической и химической промышленности

(наиболее эффективной является добавка граншлака в количестве 20% по массе).

7. Разработаны составы для кладочного и штукатурного растворов из свежегашеной извести и песка местных месторождений в соотношении 1/2-1/3. В качестве добавок для увеличения гидравлической стойкости рекомендованы цемянка (размер частиц 0-3 мм до 10% по объему), выполненная путем дробления кирпичного боя из кирпича XVII-XIX вв., а также дробленый известняк (до 10% по объему) местных месторождений. Для увеличения прочности и гидравлической стойкости рекомендована добавка яичного белка (в количестве до 1.5 шт./л).

8. В качестве замазки для ремонта кирпичной кладки, не предназначенной под штукатурку, рекомендован состав: известковое тесто/кирпичная пыль/цемент (1/3/1)/яичный белок (1 шт./л). Кирпичная пыль может быть получена путем помола кирпичного боя, имеющегося на обследованных памятниках архитектуры. Как показали натурные

исследования, замазка мало отличается по цвету от исторического кирпича в постройках и является достаточно прочной.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Белановская, Е.В. Архитектурно-экологические проблемы города Череповца Вологодской области / Е.В. Белановская, Н.С. Маконкова // Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах: тез. докл. IV научно-практической международной конференции. – Пенза, 2003. – С.133-135.

2. Белановская, Е.В. Возрождение историко-культурного наследия города Череповца / Е.В. Белановская // Повышение качества среды жизнедеятельности города и сельских поселений архитектурно-строительными средствами: сб. науч. тр. междунар. науч.-практ. конф. – Орел, 2005. – С.278-281.

3. Белановская, Е.В. Рентгеноструктурное исследование кирпича и строительного раствора зданий Кирилло-Белозерского монастыря / Е.В. Белановская, Н.М. Федорчук, В.С. Грызлов // Вестник ЧГУ. – 2005. – №2. – С.44-48.

4. Белановская, Е.В. Рентгеноструктурное исследование глинистого сырья месторождений Вологодской области / Е.В. Белановская, Н.М. Федорчук, В.С. Грызлов // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. – Пенза, 2008. – С.182-184.

5. Белановская, Е.В. Устройство заводов по производству глиняного кирпича в городе Череповце в первой половине XX в. / Е.В. Белановская // Вестник ЧГУ. – 2008. – №2. – С.48-49.

6. Белановская, Е.В. Проблемы восстановления каменных памятников архитектуры Русского Севера / Е.В. Белановская, В.С. Грызлов // Жилищное строительство. – 2009. – №3. – С.20-22.

7. Белановская, Е.В. Долговечность кирпичной кладки памятников архитектуры XVII-нач.XX вв. Вологодской области / Е.В. Белановская, В.С. Грызлов / Строительные материалы. – 2009. – №4 – С.113-114.

8. Белановская, Е.В. Рентгеноструктурное исследование сырья месторождений Вологодской области / Е.В. Белановская, Н.М. Федорчук, В.С. Грызлов // Вестник ЧГУ. – 2009. – №2. – С.65-68.

9. Белановская, Е.В. Оценка долговечности каменных памятников архитектуры Вологодской области /Е.В. Белановская // Череповецкие научные чтения – 2009: : тез. докл. Всерос. науч.-практ. конф. – Череповец, 2009. – С.48-51.

Компьютерная верстка

Подписано к печати.10. Формат 6084 1/16. Бум. офсетная.

Усл. печ. л. 1,5. Тираж 120 экз. Заказ.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.

190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4.

Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 5.



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.