govorilkin (govorilkin) wrote,
govorilkin
govorilkin

Categories:

Об истории строительных растворов и бетона.Часть 2

Средние века.

 
 

Византийская кладка :– ряды кирпича-плинфы и толстый слой раствора между ними

Византия.

 

О вкладе Византии в технологию строительных растворов пишет в своей диссертации А. Липатов[i]. Он сообщает, что со временем в Византии росла толщина растворных швов в кирпичных строениях – от 10-15 к 60-70 и даже 120-150 мм, что связано с введением в раствор кирпичной или керамической крошки (цемянки), кирпичного боя, дробленого щебня и гальки, причем керамическая крошка с успехом заменяет недоступный поццолан. В результате реакции гашеной извести с керамикой получалось нечто вроде армированного бетона. Да и сами кирпичи в такой кладке играют, фактически, роль арматуры. Византийский кирпич отличается по своему виду - это тонкая, около 5 см, широкая пластина - плинфа. Таким образом, раствор составлял основной массив стены, в котором   плинфы задавали структуру. Кладка с широкими розовыми полосами раствора и слоями кирпича (иногда - рядами камня) получила название византийской. 

Липатов пишет: «… как показывает изучение византийских построек, в том числе и Св. Софии Константинопольской, в кладке стен и арочных конструкций зданий используются необычно толстые растворные швы (сопоставимые с толщиной кирпича и превосходящие ее). В этом случае раствор является главной составляющей массива кладки, в которой кирпичи играют роль элементов армирования. В рамках современной терминологии раствор может быть классифицирован как цемент, благодаря значительному размеру кирпичного наполнителя [Livingston 1993: 859-860; Livingston, Stutzman, Mark, Erdik 1992: 731-732]. Важнейшим достижением византийцев также следует считать использование технологии «горячей» извести, позволяющей использовать в качестве наполнителя глину, термически активизируемую при совместном гашении извести и наполнителя. Прочность раствора, изготовленного по такой технологии признана высокой. Такая технология квазицемента получает широкое развитие в Византийской империи [MacDonald 1992:12-13]. Полученные данные позволяют нам сделать основной акцент в изучении строительного производства Византии на строительных растворах и поставить их во главу угла нашего исследования: византийские постройки со средневизантийского времени и особенно поздневизантийский период демонстрируют качества, присущие бетонным монолитным конструкциям. Византийские растворы, созданные на основе извести и кирпичного наполнителя различного размера, безусловно, не являются полными аналогами современных бетонов, однако могут рассматриваться как квазибетон в византийской архитектуре».

Византия передала свое мастерство принявшим православие соседям: Сербии, Болгарии, Румынии.

 

 

 

Средневековая Русь.

Русь после принятия христианства получила возможность причаститься не только к вере, но и к целому ряду инноваций Византии. Так, строительство Десятинной церкви в Киеве проходило с участием византийских мастеров, что доказывают не только приемы кладки, применение характерного плоского кирпича - плинф, характер интерьера,  но и использование толстых швов и даже технологии горячего раствора, что можно выявить на археологических останках церкви.

 

 

Рис. 7 Десятинная церковь была сооружена древнерусскими и византийскими мастерами в 979-996 годах в период князя Владимира Святого, на её сооружение и содержание выделялась десятая часть княжих доходов – десятина, отсюда и название храма.  (Реконструкция изображает, между прочим, и византийскую полосатую кладку )   Церковь была разрушена во время татаро-монгольского нашествия.

 

Цемянковые растворы (растворы на основе керамической крошки или специально обожженной глины) перенимаются в других местах, хотя, возможно,   поначалу работали византийские мастера (рис 8, 9). Но происходят и изменения в составе растворов. К примеру в Новгороде в церкви Благовещения на Городище (1108) в известковый раствор добавляется бой плинфы и специально обожженная глина, в Николо-Дворищенском соборе (1113), Рождественском соборе Антониева монастыря (1116), Георгиевском соборе (1119) Юрьева монастыря — только бой плинфы и мелко истолченный известняк,   в двух последних памятниках применялся ожелезненный известняк[ii]. Авторы этой работы о растворе трех новгородских памятников конца 12 века также пишут, что после возобновления строительства в Новгороде в конце 60-х годов XII века, в новгородских строительных растворах наблюдаются изменения, заключающиеся во введении в строительный раствор в качестве наполнителя глины наряду с боем плинфы и известняком. Глинистые растворы извести, что характерно, способны схватываться, как и так негашеная известь, приготовленная из серых известняков с примесями глины. А. Липатов пишет: «Не вполне понятно, каким образом
строители подошли к использованию данного типа раствора: путем наблюдений,
усовершенствования технологии или позаимствовали его у византийских
строителей. Но нет сомнений в том, что известково-цемяночно-карбонатный тип
растворов преобладает в строительстве второй половины XI – XII вв. на территории
древнерусского государства
».

В общем-то, до открытия цемента оставалась пара шагов: если иметь печи, дающие более высокие температуры, то можно было б дойти и до открытия цемента, который получается, как говорилось выше, совместным обжигом известняка и глины при 1450о С. Но такая высокотемпературная  печь сама  была технической  проблемой, когда она появилась, то стало возможным делать сталь, и фарфор.

 

Рис. 8. Кладка Спасского собора в Чернигове,  XI век. Хорошо видно, как мало тут плинфы и как много раствора. Слабый раствор за прошедшее тысячелетие  разрушился бы. Этот и множество других любопытных образцов кладки древнего Спасского собора можно посмотреть здесь

 

Рис. 9. Комбинированная кладка Церкви Благовещения Пресвятой Богородицы, Витебск, XI или XII вв, фото Виктора Атапина.

 

Упомянутое исключение по своим строительным растворам составляют памятники Галицкого, Смоленского и Владимирского княжеств. Например, в Успенском соборе Владимира, построенном в середине 12 века по повелению князя Андрея Боголюбского,  было отмечено применение гипсового раствора. Предполагается, что собор строили западные мастера, об этом писал Татищев[iii]: «По снисканию бо его (Андрея Боголюбского) даде ему Бог мастеров для строения оного из умных земель»; «по оставшему во Владимире строению, а паче по вратам градским, видно, что Архитект достаточный был... Мастеры же присланы были от Императора Фридерика Перваго, с которым Андрей в дружбе был как ниже явится»4. С.В. Заграевский[iv]  пишет, однако, что работа мастеров  не касалась самого строительства: «Однако необходимо заметить, что известный стереотип, связанный с приходом к Андрею «мастеров из всех земель», относится только к работам по украшению Успенского собора: «Того же лета создана бысть церква святая Богородица в Володимири благоверным и боголюбным князем Андреем, и украси ю дивно многоразличными иконами, и драгим каменьем без -щисла и сосуды церковными и верх ея позлати по вере же его, и по тщанию его к святеи Богородице, приведе ему Бог из всех земель все мастеры и украси ю паче инех церквии».

В этом случае применение гипсового раствора было, вероятно, не связано с мастерами, но с распространением конкурентной технологии.

 

Средневековая Западная Европа.

В Западной Европе прежние секреты растворов, а тем более «протобетона»   были утрачены. Вместо двух активных компонент – гашеной извести и силиката-порошка (поццолана) стали использовать композиции с гашеной известью и речным песком. Хотя песок тоже содержит окись кремния, но в заметно менее активной форме. Потому у такого раствора нет так называемых гидравлических свойств, то есть способности  быстро схватываться с поглощением воды. Как строители огромных кафедралов справлялись с  проблемой прочности? Стены строили  медленно,  давая построенному участку постоять, иногда и несколько лет[v], с арок и мостов долго не снимали раму-опалубку. За это время песок частично реагировал с гашеной известью, но преимущественно  происходила обратная реакция – из гашеной извести и  углекислого газа из воздуха образовывался карбонат, кристаллы которого хорошо видны на многих микрофотографиях срезов. Когда швы после этого затвердевали, можно было продолжать строительство. Конечно, всех проблем это не решало. Для укрепления стен использовали различные опоры (рис. 10), ставшие архитектурными украшениями соборов. Ради большей прочности в некоторых местах кладки ставили железные скобы, укрепленные заливкой из мягкого свинца.

В некоторых случаях, например в кафедралах 13 века в Шартре, Суассоне, Бурже, Париже, Лаоне и более раннем кафедрале в Клуни  использовались    гипсовые  растворы[vi]. Гипс, как известно, обладает гидравлическими свойствами, хотя и не очень прочен.

.

Рис. 10.  Собор Нотр Дам де Пари, «летящие» опоры.

 

Рис. 11. Пизанская башня несет в себе строительную тайну. Она не только падает, но не упадет, но еще и сложена на основе очень неплохого строительного раствора. Он вернулся будто  из античности.

 

Но из этой картины есть исключения (рис. 11). Строители пизанской «падающей башни»[vii], которая строилась в два этапа, в 1173-1178  и 1272-1278 гг., использовали раствор, который не только включал известь из очень качественного известняка, и песок из реки Арно, но и «диатомовую землю», очень мелкий порошок, который состоит  преимущественно из силиката кремния, являющегося останками диатомовых водорослей. Это заметно более активный компонент, чем песок, такой раствор способен схватываться. И потому растворы Пизанской башни (рис. 9) обладают большой прочностью, чем растворы многих других современных ей зданий. Рассчитано, что для семи этажей башни (не считая ее макушки, достроенной только в   1365 году), потребовалось примерно 1400 тонн гашеной извести с 60% содержанием воды,   1350 тонн песка и 400 тонн диатомита.

 

И несколько слов о применениях органических добавок, вроде яичного белка, молока и прочего. Легенд об этом много.   Китайцы в самом деле добавляли в растворы отвар риса: «Аналитические исследования показывают, что раствор, использованный в древних каменных кладках, представляет собой специфический органо-неорганический композиционный материалАмилопектин в строительном растворе выступает также в качестве ингибитора роста кристаллов карбоната кальция, в результате чего формируется компактная микроструктура затвердевшего раствора, что является причиной его хорошей работы в составе каменной кладки»[viii].  Как мы видим, опять же речь идет о бедном строительном растворе и методе карбонизации извести.

 

Наоборот, опровергнут миф, что при строительстве Карлова моста в Праге использовались яйца, как добавки в раствор[ix], это показал химический анализ.

Да и на Руси добавки такого рода относились к  штукатурке для росписи, которая с такими добавками становится прочней и устойчивей к осыпанию.

Кратко суммируя, после удивительного рывка, который был достигнут древнегреческим изобретением «протоцемента» в 7 в. до нэ, его широкую адаптацию провели древние римляне, пришедшими к применению бетона даже в строительных работах на море. Традиция прочных растворов отчасти сохранялась в Византии, строители которой модифицировали строительные растворы с целью заменить важный активный компонент, и применяли технологию, которая позволяла получать прочную кладку. Этот метод был перенят на Руси, хотя меньшее применение каменного и кирпичного строительства, наступившее после татаро-монгольского завоевания, сужало, вероятно, базу для развития технологии. Наоборот, в Западной Европе, утратившей секреты прочных строительных растворов, использовали менее прочные растворы, но компенсировали это более изощренной архитектурой, и в некоторых случаях переоткрыли старые рецепты, как это видно на примере Пизанской башни.



[i] Липатов Алексей Анатольевич. Византийские традиции в строительном производстве Древней Руси: строительные растворы, стены, фундаменты : строительные растворы, стены, фундаменты : Дис. ... канд. ист. наук : 07.00.06 СПб., 2006 304 с. РГБ ОД, 61:06-7/542

[ii] Медникова Е.Ю., Липатов А.А., Куликов В.Е. О строительных растворах трех новгородских памятников конца XII века: Новые методы и результаты "РЕЛИКВИЯ" №2/06/04

[iii] В.Н.Татищев. История Российская. М., 2005. Т. 2, с. 687.

[iv] Заграевский С.В. Успенский собор во Владимире: некоторые вопросы архитектурной истории. В кн.: Памяти Андрея Боголюбского. Сб. статей. Москва – Владимир, 2009. С. 95–114.

[v] Robert A. Scott. The Gothic Enterprise: A Guide to Understanding the Medieval Cathedral University of California Press 2003

[vi] Adams J., W. Kneller and D. Dollimore Thermal analysis (TA) of lime- and gypsum-based medieval mortars Thermochimica Acta, V. 211, 1992, P. 93-106

[vii] FRANZINI M., LEONI L., LEZZERINI М. and  SARTORI F.  The mortar of the "Leaning Tower" of Pisa European Journal of Mineralogy; November, December 2000; v. 12; no. 6; p. 1151-1163;

[viii] Fuwei Yang, Bingjian Zhang, Qinglin Ma. Study of Sticky Rice-Lime Mortar Technology for the Restoration of Historical Masonry Construction. Accounts of Chemical Research, 2010

</span>автырь
Tags: дендро-фекальный метод конструирования, история, ликбез
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 4 comments