CC BY
2
УДК 1418
Пушкина Т.М. аспирант
Северный арктический федеральный университет имени М.В. Ломоносова Россия, г. Архангельск ПРИМЕНЕНИЕ СУХОСТОЯ НА ОБЪЕКТАХ КУЛЬТУРНОГО
НАСЛЕДИЯ ДЕРЕВЯННОГО ЗОДЧЕСТВА Аннотация: Анализ литературных источников на предмет допустимости применение сухостоя на объектах культурного наследия деревянного зодчества.
Ключевые слова: сухостой, физико-механические свойства, памятник, древесина.
Pushkina T.M. postgraduate Northern Arctic Federal University named after M. V. Lomonosov, Arkhangelsk, Russia THE USE OF DEAD WOOD ON THE CULTURAL HERITAGE OF WOODEN ARCHITECTURE Abstract: Analysis of literary sources for the admissibility of the use of dead wood on the objects of cultural heritage of wooden architecture.
Key words: wood of dead space, physical and mechanical properties, monument, wood.
Еще в XIX в. деревянные постройки определяли облик большинства деревень и городов России. Теперь этот огромный пласт строительной и художественной культуры находится на грани полного исчезновения [1]. Состояние деревянного историко-культурного наследия области, как и в целом по России, внушает серьезное опасение за его дальнейшую судьбу. Деревянные постройки в традиционном бревенчатом исполнении составляют едва ли не самую оригинальную и самобытную часть культурного наследия России. Однако в силу недолговечности материала до нашего времени дошло сравнительно небольшое количество памятников. Несмотря на очень большие утраты, в стране ещё остается около ста тридцати деревянных церквей, построенных по XVIII век включительно. Если к ним прибавить стилевые постройки XIX - начала ХХ века, то общее число объектов возрастёт примерно до двухсот. Кроме того, в северно-русских областях сохраняется около трёхсот часовен XVIII - начала ХХ века и бессчетное количество жилых домов и хозяйственных построек конца XIX - начала ХХ века. Реставрация памятников деревянного зодчества является актуальной проблемой на сегодняшний день.
С самого начала человечества древесина как доступный материал использовалась для строительства памятников культуры многих
цивилизаций. Уникальные исторические памятники из дерева-от статуй, алтарей или резной мебели до целых деревянных конструкций, таких как церкви, колокольни хозяйственные постройки - представляют собой художественное выражение воображения и эстетического чувства их создателей. Являясь носителями духовного наследия, исторические памятники являются живыми свидетелями традиций народов в современной жизни. Памятники рассказывают истории особых цивилизаций, типичных событий или исторических событий. Поэтому при реставрации исторического памятника необходимо уважать оригинальные конструкции и материалы, сохраняя тем самым его историческую ценность. Древесина является естественным материалом с большим разнообразием форм, который дали свои условия роста, окружающая среда, и потомственные характеристики. Благодаря своим свойствам, обусловленным растительным происхождением, древесина постоянно подвергается процессам деградации, особенно биотической природы (уничтожающие древесину грибы и насекомые), но также и экологической (небиотической). В результате этого, происходят значительные изменения физических, механических и химических свойств материала. Объем повреждений зависит от окружающей среды и процессов, которым подвергается материал, и в каких условиях он находится. Что касается структурных элементов, то важное значение для детали имеет изменение прочности древесины. Долгосрочное действие, особенно действие биотических факторов, может, наконец, стать причиной того, что структурный элемент или вся структура не выполняют свою функцию. Поэтому оценка свойств древесины, используемой для исторических объектов и сооружений, остается актуальным и практическим вопросом.
Технологические и эксплуатационные характеристики реставрационных материалов существенно отличаются от свойств обычных строительных материалов. Беря во внимание обширное разнообразие выполняемых при реставрации задач важно определить ключевые требования к материалам и обеспечить единство методов испытаний. Наполнение нормативной базы стандартами, устанавливающими требования к реставрационным материалам и методам испытаний, позволит аттестованным или аккредитованным лабораториям давать объективные заключения о соответствии используемых материалов установленным требованиям [2].
Этот обзор литературы рассматривает варианты, способы и возможность применения сухостоя (сухостой - усохшие, стоящие на корню деревья) на объектах культурного наследия деревянного зодчества. Это исследование будет способствовать дальнейшему совершенствованию нормативной базы материалов для объектов культурного наследия деревянного зодчества.
Давайте рассмотрим основные принципы реставрации и консервации:
- минимальное вмешательство в исторический материал произведения с максимальным его сохранением;
- обоснованность и определение любого реставрационного
вмешательства;
- научность;
- историзм;
- правовое урегулирование взаимоотношений в реставрационной деятельности («Заказчик не всегда прав», «не навреди»).
Исходя из принципов, конечной целью любого реставрационного процесса является сохранение реставрируемого объекта в течение максимально длительного времени. Если рассматривать один из принципов в отношении применения сухостоя (сухостой - усохшие, стоящие на корню деревья) [3], то можно придерживаться принципа «обоснованность и определение любого реставрационного вмешательства». Выбор реставрационного материала является одним из важнейших этапов реставрационного процесса, поскольку мы имеем многочисленные свидетельства того, как в результате применения некачественных материалов бесценные памятники культуры либо безвозвратно утрачены, либо находятся в аварийном состоянии.
Перед тем как рассмотреть варианты применения сухостоя, важно дать определение слову «реставрация». Реставрация (лат. restauratio — восстановление) — комплекс мероприятий, направленный на предотвращение последующих разрушений и достижение оптимальных условий продолжительного сохранения памятников материальной культуры (отдельных архитектурных сооружений и их комплексов, произведений изобразительного и декоративно-прикладного искусства, археологических находок и др.). В отличие от ремонта, работы по реставрации памятников архитектуры основаны на результатах их всестороннего научного исследования и проводятся специальными методами, отличными от практики современного строительства.
Для того чтобы ответить на предложенный вопрос исследования рассмотрим варианты, представленные в научных материалах.
Трубин А.Ю. предложил рассмотреть возможность применение данного материал в реставрационных работах с условием предварительной обработки его. Он обращает внимание на то, что использовать для строительства древесину, заготовленную в зоне усыхания и биопоражения лесов, нельзя без предварительной антисептической и консервационной обработки для стерилизации от биоинфекции [4]. Для защиты от поражения деревоокрашивающими и плесневыми грибами пиломатериалов и деревянных деталей, не прошедших предварительную высокотемпературную сушку, их необходимо обрабатывать антисептиками, которые должны отвечать жестким требованиям экологической безопасности. Применение сухостоя без предварительной обработки возможно в случае отсутствия контакта со здоровой древесиной, например, на опалубку - для заливки бетоном фундаментов, стен, колонн, перекрытий. Способ предложенный автором подкрепляется наличием исследований АГТУ, сделанные в 2008 г., которые показывают, что на основании испытаний по определению основных
механических характеристик древесины ели из зоны усыхающих лесов, прочностные показатели при разных видах испытаний незначительно (8-15%) отличаются от соответствующих значений показателей физико-механических свойств древесины ели, полученных на чистых образцах из здоровой древесины региона [4].
Замлеев В.К. [5] с соавторами пришли к выводу, что в результате анализа характеристик древесного сырья был определен выход лесоматериалов, качество которых определялось в соответствии с требованиями государственных стандартов и технических условий, предъявляемыми к лесоматериалам круглым хвойных пород (ГОСТ 9463-88) и балансам (ТУ 13-0273685410-92). Значения выхода лесоматериалов из усыхающих стволов незначительно отличаются от таковых из стволов здоровых деревьев этих пород, что дает основание считать целесообразной заготовку древесины усыхающих деревьев наравне с древесиной здоровых лесов (хотя качество первых по номенклатуре несколько снижено). Такое древесное сырьё в основном сохраняет свои товарные качества и может быть использовано для производства пиловочника, а также балансов. Рассмотрим определение пиловочника и баланса в ГОСТе, пиловочник — это основа для пиломатериалов, баланс — это круглые или колотые сортименты для производства целлюлозы и древесной массы. В нашем случае подходит пиловочник, т.е. обращаясь к ГОСТу Р 57097-2016 «Сохранение объектов культурного наследия. Памятники деревянного зодчества. Общие требования к производству работ» [6], мы увидим нормативные ссылки в том числе на ГОСТ 9463 «Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия» [7], п. 9.25.1 гласит «Все работы по сохранению деревянных конструкций выполняют из лесоматериалов, соответствующих 1 - й группе качества в соответствии с ГОСТ 9463 и ГОСТ 9462 [7]. Применение лесоматериалов ниже 1 -й группы качества допускается только в мелких элементах, если условия их эксплуатации позволяют применение древесины более низкого качества. Требования к виду и качеству древесины, используемой для реставрации различных конструкций, указывают в проекте. Но для нас так же важен пункт 9.25.2 - подготовленные для замены бревна и иные элементы должны быть полностью идентичны заменяемым...» [6].
«Идентичность заменяемым материалам» — это то, что приводит нас к варианту применения сухостоя в конструкциях как «вставка на деревянных конструкциях» [6], т.е. согласно ГОСТу 57097-2016 "Сохранение объектов культурного наследия. Памятники деревянного зодчества. Общие требования к производству работ" - протезирование элементов и конструкций путем замены поврежденной или утраченной части бревна, бруса, лафета на всю его толщину. В статье Landa Mikel и Ochandiano Alazne (Elorrio, Spain) [8] показаны методы, направленные на ремонт или укрепление древесины, которые могут основываться на различных материалах и подходах. Автор считает, что существует широкий спектр методов, которые полагаются на древесину в качестве основного материала для вмешательства в деревянные
конструкции. Эти ремонты называются трансплантатами. Трансплантат является минимальным вмешательством и технологией, основанной на использовании древесины для ремонта и укрепления памятников деревянного зодчества. В статье развивается идея целесообразности использования древесины для решения проблем деревянных памятников. Предлагается краткий обзор возможностей, которые представляет реставратору применение традиционных соединений, их эволюция и новые решения. В статье приводиться пример использования древесины японскими плотниками при ремонте деревянных конструкций, технология состоит в том, что вырезая поврежденные детали, заменяя их деревом и соединяя обе части с суставами, соблюдая при этом большую часть первоначальной структуры. Использование трансплантатов широко распространено в ряде культур и регионов, но в основном у людей с сильной традицией в использовании древесины. Эти методы использовались в прошлом и до сих пор используются в таких странах, как Япония [9], Словакия и Норвегия. Выбор конкретного метода заключается в условиях каждого случая и подхода к сохранению. Деревянные решения имеют ограничения, давая возможности, и поделиться оригинальным материалом с особенностями древесины, предлагая одну из самых интересных особенностей сохранения: совместимость. Мы понимаем, что неповрежденная часть имеет определенные механические характеристики, из этого следует, что прежде всего реставратор должен провести исследования в области физико-механических свойств заменяемого и нового элемента. Обратим внимание на пример в статье «Mechanical Properties of Wood Construction Materials from a Building from the 19th Century» [10]. Группа ученных из Португалии провели исследования механических свойств древесины из конструкционной балки с крыши здания каменной кладки 19-го века, расположенного в Felgueiras, Португалия. При определении прочности на растяжение вдоль волокон результат эксперимента показал, что эвкалиптовое дерево имеет на графике линейное поведение, разрыв образцов происходил почти во всех случаях со смещением. При сравнении с нормативами, результаты близки к норме, это доказывает, что материал не потерял своих механических свойств за время эксплуатации в конструкции. При определении предела прочности на сжатие вдоль волокон были получены среднее значение 59,1 МПа, если сравнивать с российскими стандартами, то данный показатель превышает показатели древесины породы дуба. Можно сделать выводы, что данный материал можно рассматривать в качестве использования в несущих конструкциях. Исследование в статье подтверждает мою гипотезу использования сухостоя на объектах, при соблюдения условий, что механические свойства материала будут близки или равны нормативам. Авторы использовали методику в соответствии со стандартами Португалии, важно отметить, что методика проведения испытания образов в условиях объекта культурного наследия имеет существенную роль. Если рассматривать здания как структурное целое, собранное из отдельных деталей, то невозможно не обратить внимание на
один из важнейших вопросов в эксплуатации деревянных зданий это оценка прочностных характеристик старой древесины, способы и методы оценки. В статье «Strength estimation of aged wood by means of ultrasonic devices» K. Kranitz, M. Deublein & P. Niemz [12] показан один из таких методов. Целью этого исследования, описанного в статье было изучение определенных механических параметров старой древесины, и способы влияние старения на механические свойства материала. Результатом данной работы стало получение показателей модуля упругости и сравнение показателей старой древесины с образцами старых древесных плит, взятых с заводов. На образцах был применен метод неразрушающего ультразвукового контроля, данный метод позволяет сократить количество образцов для выполнения эксперимента. Были приняты 150 образцов из ели Норвегии в случайном порядке выбраны из трех различных лесопильных заводов, представляющие основные лесные регионы Швейцарии: Midlands, Jura and the Alps. С помощью ультразвука испытательного оборудования Sylvatest Duo, Concept Bois Technologie частота =22кГц. Как показали результаты, показатели плотности на всех типах исследуемых образцах не ниже нормативов, но и не намного отличаются от норматива, из этого следует сделать вывод, что коэффициенты корреляции и наклоны линий тренда вполне аналогичные для обеих групп образцов и согласуются с хорошо известными данными для этого типы измерений. Данное исследование можно рассматривать с разных сторон, с одной стороны полученные результаты доказали, что старая древесина не теряет своих механических свойств по прошествии времени с учетом понесенных нагрузок, а также климатических условий, в которых находился элемент. С другой стороны, данное исследование невозможно применить на большинстве объектах, т.к. для данного метода исследования, описанного K. Kranitz, M. Deublein & P. Niemz [11] требуется большие затраты.
Таким образом возникает вопрос, возможно ли применение сухостоя (сухостой - усохшие, стоящие на корню деревья) в виде трансплантата или «вставки на деревянных конструкциях»?
Для того чтобы ответить на предложенный вопрос, необходимо исследовать физико-механические свойства сухостоя с помощью 3-х методик: метод определения предела прочности при сжатии поперёк волокон; метод определения предела прочности при сжатии вдоль волокон; метод определения предела прочности при статическом изгибе.
Использованные источники:
1. Мильчек. М.И. Деревянное зодчество России: проблемы спасения [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — Кириллов: Кирилло-Белозерский историко-архитектурный и художественный музей-заповедник. © ООО "Издательский Дом Вологжанин", 2014. — Режим доступа: https://www.booksite.ru/fulltext/zod/che/stvo/index.htm. — Электрон.версия;
2. Шангига Н.Г., Харитонов А.М. Сохранение и развитие наследия реставрационной школы Ленинграда - Петербурга [Электронный ресурс] /. — Электрон. журн. — СПб: ФГБУК АУИПИК, 2016 г. — Режим доступа:
http://auipik.ru/;
3. ГОСТ 18486-87 Лесоводство. Термины и определения; введ. 1989-01-01. — Москва: Изд-во стандартов, 1989. — 6с;
4. Трубин, А.Ю. Возможности применения древесины усыхающих ельников Архангельской области в реставрационных работах памятников деревянного зодчества [Электронный ресурс] / А.Ю. Трубин. — Электрон. текстовые дан.
— Архангельск «Center for Scientific Cooperation "Interactive plus», 2016. — Режим доступа: https://interactive-plus.ru/ru/article/80668/discussion_platform.
— Электрон. Версия;
5. Замалеев В.К., Громыко С.А., Замалеев С.В. Целесообразность и проблемы освоения древостоев, поврежденных пожарами // Сб. тр. / ДальНИИЛХ. 2001. Вып. 35. С. 283-293;
6. ГОСТу Р 57097-2016 «Сохранение объектов культурного наследия. Памятники деревянного зодчества. Общие требования к производству работ»; введ. 2017-01-01. — Москва: М.: Стандартинформ, 2016. — 12с.;
7. ГОСТ 9463-88. Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия (с Изменением N 1)Общие требования к производству работ». — Взамен ГОСТ 9463-72; введ. 1991-01-01. — Москва: М.: Стандартинформ, 2009. — 4с.
8. Minimal intervention and application of technology based on the use of wood for repair and strengthening of wooden architecture monuments [Электронный ресурс] / Landa Mikel, Ochandiano Alazne (Elorrio, Spain). — Электрон. текстовые дан. — Петрозаводск: kizhi.karelia.ru, 2017. — Режим доступа: http://kizhi.karelia.ru/library/sistemnyij-podhod-2017/1790.html, свободный. — Электрон. Версия;
9. Hyunjung, C. (2011). A study on the members of Historic Wooden Architecture, Conservation Methods and Repair Techniques. Tokyo: Doctoral Thesis.
10.Patricia C. Raposo; José A.F.O. Correia. Mechanical Properties of Wood Construction Materials from a Building from the 19th Century. — Электрон. текстовые дан. — Петрозаводск: kizhi.karelia.ru, 2017. — Режим доступа: http://kizhi.karelia.ru/library/sistemnyij-podhod-2017/1790.html, свободный. — Электрон. Версия;
11.K. Kranitz, M. Deublein& P. Niemz. «Strength estimation of aged wood by means of ultrasonic devices»/ "The Future of Quality Control for Wood & Wood Products", Edinburgh, 4-7th May 2010.
