4.08.2017

ЕВГЕНИЙ ПАШКИН:
В старину мастера располагали меньшим количеством информации, но они больше думали

Горицкий Успенский мужской монастырь в Переславле-Залесском.

Заглавная фотография: Горицкий Успенский мужской монастырь в Переславле-Залесском (https://wikimedia.org/)

 

В последние годы все большее внимание в нашей стране уделяется вопросам сохранения и реставрации памятников архитектуры. Природно-климатические условия в России таковы, что все памятники, какими бы надежными они ни были построены, постепенно разрушаются. Как считают специалисты, то, что до нашего времени вообще сохранились древние церкви, монастыри, дворцы и усадьбы, связано с потрясающей смекалкой древних строителей, которые прекрасно понимали и свойства строительных материалов, и качества грунтов, на которых возводились сооружения.

Как отмечает наш собеседник, один из известнейших ученых в области инженерной геологии, доктор геолого-минералогических наук, профессор МГРИ-РГГРУ, академик Академии архитектурного наследия, Заслуженный работник высшей школы и Заслуженный деятель искусств РФ, а также выдающийся специалист в области инженерно-геологической диагностики деформаций памятников архитектуры Евгений ПАШКИН, «начиная с Покрова на Нерли, есть только один алгоритм, которым руководствовался древний строитель: «Как мера и красота скажут». В этом скрыта вся древняя строительная наука».

 

Ред.: Справедливо ли утверждение, которое часто можно слышать, что если сооружение простояло триста лет, то и еще триста простоит?

Е.П.: В какой-то степени это справедливо, но только тогда, когда разговор идет о качестве ранее проведенных работ. Во-первых, раньше все строительство велось только летом и в сухую погоду. Во-вторых, строили очень качественно, старались использовать как можно больше естественного материала – белый камень, валуны. В-третьих, применялся очень хороший кирпич, обожженный на березовых углях, и была очень высокого качества известь, которую в старину мастера прекрасно умели готовить. Все это можно увидеть, если посмотреть на старую кладку: и кирпич, и белый камень, и раствор как правило находятся в отличном состоянии, как и валуны в фундаменте. Именно это и обеспечивает сооружением столь высокую надежность.

Однако у нас в стране плохой климат, очень сложные, неблагоприятные, циклические природно-климатические условия. Высокие перепады температур и влажности, что приводит к появлению внутри конструкций точки росы: вода по порам и трещинам проникает в кладку и при формировании точки росы превращается в конденсат, который связывается со строительным материалом. При наступлении отрицательных температур все это замерзает, а, как известно, вода при переходе в твердое состояние увеличивается в объеме на 10%, что создает огромное напряжение. Под влиянием этих естественных процессов кладка даже хорошего качества деструктируется.

Вместе с тем, согласно моим многочисленным исследованиям, данные процессы деструкции находятся в рамках возможностей сооружения по самоорганизации. Конструкция как будто начинает дышать – сначала увеличивается в объеме, потом уменьшается.

Свою роль играют и температурные деформации – градиент температур у нас в стране доходит до 80 градусов. Это особенно сказывается, когда старые постройки теряют свой знаменитый белый цвет, который помогает им отражать солнечные лучи и меньше нагреваться летом, что уменьшает градиент температур. Как писал Николай Рубцов в своем стихотворении:

Не жаль мне, не жаль мне растоптанной царской короны,

Но жаль мне, но жаль мне разрушенных белых церквей!

Поэтому, завершая ответ на вопрос, хочу подытожить. Конечно, после того, как сооружения просуществовали несколько столетий, у нас может возникнуть уверенность, что они простоят и еще столько же лет. Но мы забываем только об одном – они все хроники, они все болеют, и в рамках самоорганизации они борются за свое существование. Столь длительное их существование возможно только благодаря тому, что в них были заложены очень ценные качества, основанные на смекалке строителей. Старые мастера не знали, что такое деформационный или строительный шов, они интуитивно включали такие элементы в структуру сооружений, которые не позволяли им выходить за пределы устойчивости несмотря ни на что.

 

Ред.: Интуитивно ли они все это делали, или все-таки был наработан опыт?

Е.П.: Я связываю интуицию, прежде всего, с опытом. Опыт – это пример и образ, а интуиция – это сознание и принятие решений, осмысление действий, которые выполняются. И как результат – до нас дошли уникальные памятники архитектуры. Например, всем известная церковь Покрова на Нерли простояла уже 800 лет в сложных условиях. На Руси, кроме Софийского собора в Новгороде, таких древних сооружений больше нет.

 

Ред.: Когда на Руси появился хотя бы прообраз современных инженерных изысканий, если можно так сказать? Когда строители начали изучать грунты оснований?

Е.П.: Слово «изучать» тут совершенно не подходит. Исключительно – интуиция. В старину мастера располагали меньшим количеством информации, но, я в этом уверен, они больше думали. У них в голове оседало гораздо больше результатов опытов, которые приводили их к тому, что они оценивали участок строительства. Никакого изучения не было. Брали лопату и копали ров для фундамента. В этих рвах первоначально забивались сваи для уплотнения грунта, потому что первые соборы, построенные без свай, очень быстро разрушались. Ведь грунты у нас очень плохие не только с точки зрения взаимодействия с проявлениями природно-климатических условий, но и по своим свойствам. У нас нет скалы на поверхности, и мы вынуждены строить на песках, на суглинках, на глинах. Все они далеко не блестящие по своим свойствам и взаимодействию с природно-климатическими условиями.

«О, земля дюже плотная!» или «О, земля дюже влажная и текучая», - такие были суждения у древних мастеров. В первом случае даже иногда и сваи не забивали – их трудно было забить в такой грунт. А во втором – сваи как горячий нож в масло заходили и уплотняли эти грунты.

Конечно, в старину строители знали, на чем они строят. Более того, рвы для фундаментов строились с минимальными затратами усилий, выполнялся минимальный объем работ. То есть они доходили до воды, которая, если это верховодка, могла быть на глубине и 60-80 см и, поскольку никаких отливных средств не было, тут же забивали сваи. Не знали они только того, что этот первый водоносный горизонт очень неустойчив – за лето верховодка либо полностью пересыхала, либо перетекала в нижележащий горизонт. А переменная влажность дерева приводила к тому, что сваи гнили.

Как известно, защитным элементом любого дерева от воды является кора. У разных деревьев она сформирована по-разному. Например, у сосны кора ровная и однородная, она легко отталкивает внешнюю воду и в некоторой степени сдерживает воду, которая идет по камбию – очень тонкой прослойке между древесиной и корой, являющейся важнейшим элементом в системе жизнедеятельности деревьев. Корневая система, впитывая воду, поставляет ее в этот камбий, и он как насос поднимает ее наверх, донося до листьев. Только одно дерево имеет другое строение – береза. Именно поэтому мы пьем березовый сок. У березы нет испарения влаги, идущей по камбию, потому что там есть еще один слой, работающий как гидроизоляция. Береза может извне, например, при косом дожде или просто при высокой влажности воздуха забирать воду, которая в большем объеме, чем у любого другого дерева, поступает к листве. Поэтому береза как правило распускается быстрее всех деревьев, она более прочная. Кстати, мы и иначе пользуемся свойствами этого слоя. Например, на Руси издавна из бересты делали лапти, которые отталкивали воду, не промокали и были достаточно теплыми. Солонки из бересты позволяли сохранять соль совершенно сухой. При этом в обратном направлении береста пропускает всю влагу, которая в нее попадает.

Самым распространенным деревом на Руси была сосна. Ее для изготовления свай не надо было никак особо обрабатывать – только снимали кору, заостряли и забивали. При этом русские мастера знали, что сосна быстро гниет, а пихта, кедр и лиственница – практически нет. Поэтому для наиболее уникальных сооружений использовались именно последние три. Кстати, Венеция стоит на пермской лиственнице. В 17 веке было первое приключение русских в Италии – они поставляли лиственницу для строительства в этом городе. Это дерево очень устойчиво к воде, оно настолько тяжелое, что тонет. У сибирских рек все дно уложено кедрачем и лиственницами. Дело в том, что их пытались вязать и переправлять по воде, но они быстро набирали влагу и тонули.

Свойства различных пород деревьев были прекрасно изучены и во всю использовались. Например, не все знают, что знаменитый Останкинский дворец – деревянный. Хотя, когда на него смотришь, складывается полное впечатление, что он сделан из камня. Это не венцовая постройка, а стоичная конструкция, стоящая на фундаменте с гидроизоляцией из бересты. Стоичные конструкции установлены там в два ряда, а между ними воздушная прослойка, благодаря которой вся влага, проникающая через первый ряд, конденсируется и выводится через специальные лотки из лиственницы. Поэтому с конца 18 века этот дворец прекрасно сохранился. А ведь ни о каких расчетах тогда и речи не шло – чистая интуиция: много воды и она меняется – плохо, мало воды – хорошо, вообще нет – отлично.

 

Ред.: Сейчас часто приходится слышать, что для строительства не осталось хороших мест, а раньше у строителей был огромный простор для выбора. С этим, наверное, тоже связана сохранность многих памятников?

Е.П.: Не совсем так. Санкт-Петербург, например, построен на болоте, хотя, конечно, это единичный пример, который нельзя распространять на все случаи жизни. Он был построен исключительно по воле одного великого человека – Петра Первого, который захотел закрепиться на этой земле, для того чтобы врага дальше на территорию Руси не пускать. Но и там, как говорил Остап Бендер, «все учтено могучим ураганом». Весь старый Петербург стоит на сваях, которые погружены в воду.

Начиная с Покрова на Нерли, есть только один алгоритм, которым руководствовался древний строитель: «Как мера и красота скажут». В этом скрыта вся древняя строительная наука. Красота – это холм на берегу реки или озера. Мера – это размеры этой территории, которые определились не случайным образом, а в результате тысячелетий взаимодействия наших климатических условий – снега, дождя, мороза, жары и т.д. И ничто не в состоянии разрушить эту меру, которая переходит в красоту. Возьмите Золотое сечение, числа Фибоначчи, Иванов локоть – вот эти меры и выбирались, они и позволяли добиваться надежности, долговечности и гармонии. Как Юрий Долгорукий выбрал холм для строительства Московского кремля? Именно так! И ведь тут не было ни одного геологического процесса, который мог бы разрушить сооружение. Тоже самое можно сказать и о Нижегородском кремле, который до сих пор стоит, хотя стены там менялись несколько раз.

Этот алгоритм помогал выбирать места для сел, деревень, городов, для церквей и монастырей. По пальцам можно пересчитать монастыри, которые переезжали с места на место. Кстати, тот же Нижегородский Печерский монастырь за сто лет сполз в Волгу. Более чем на 100 метров он спустился вниз в результате оползневых процессов. Строители там не учли эксплуатационный режим – активно использовались отхожие места, что вызвало оползень. Но такие случаи единичные.

 

Ред.: Часто приходится видеть, что некоторые архитектурные памятники постоянно ремонтируют. Год за годом. С чем это связано?

Е.П.: Все это связано с глупостью, с неграмотностью, с ленью. Нет чтобы подумать, чем вызвано, например, появление трещин, почему они через год после «залечивания» снова раскрываются. Часто реставраторам даже не приходит в голову посмотреть, что находится по бокам этих трещин: швы перемещаются или расположены в одной горизонтальной плоскости? Например, старые линейные сооружения – стены монастырей. Раньше всегда вначале строили башни, которые являлись главным оборонительным сооружением, а затем уже между ними встраивали стены. И эта мощная, пяти- или даже семиметровой толщины кладка упиралась в стены башен как в контрфорсы. А ведь все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении - сжимаются. Исключение тут только вода. Итак, что можно ожидать от конструкции при температурном градиенте в 70-80 градусов и при снижении альбедо из-за того, что стены теряли белый окрас и становились красными? Конечно, материал стен расширялся каждое лето, что создавало в система башня-стена-башня колоссальное давление. В этих условиях стена начинала самоорганизовываться. Чтобы не разрушиться, она должна была изменить конфигурацию в плане или по вертикали. Это означает, что конструкция каждый год испытывает знакопеременные деформации растяжения-сжатия. Каждый год летом трещины смыкаются, а зимой – появляются вновь. Видя осенью или весной трещину, когда стена уже или еще холодная, реставраторы, недолго думая, спешат затампонировать ее, заполнить ее цементом, причем каким-нибудь специальным, расширяющимся при затвердении. А это создает дополнительные условия для напряжения, а значит деформации будут еще сильнее.

А надо было бы посмотреть: а трещина эта совершенная или нет? Совершенная – это та трещина, которая делит стену насквозь сверху до низу. Как правило, они связаны с осадками. А если трещина начинается вверху и затухает к поверхности земли, это говорит о том, что связана она как раз с колебаниями температур.

В старинных сооружениях нет температурных швов. Поэтому сейчас стоит задача, решением которой я занимаюсь на некоторых объектах, разобраться, как исключить влияние этих циклических ежегодных деформаций на сохранность стен и башен.

Старые мастера, казалось бы, нашли выход – контрфорсы с внешней стороны стены. Эти компенсирующие сооружения были, по сути, первой попыткой обеспечить сохранность стен. Они не знали, конечно, многих вещей, а лишь догадывались. Поэтому сейчас мы можем видеть, что многие контрфорсы отторгнуты и не работают. Ведь они не могут в зимнее время подтянуться обратно за стеной. Редкий случай, когда контрфорсы сохраняются на месте.

Иными словами, нужно найти такое техническое решение, которое позволило бы демпфировать стену адекватно воздействующим температурным факторам, а также воздействию влажности. В этом плане польские специалисты провели очень интересный эксперимент. Они промачивали обычные кирпичные стены, увеличивая их влажность, например, на 25%. При этом, как они обнаружили, в 1,5 раза увеличивалась теплопроводность кладки. То есть подвергшаяся эксперименту стена могла промерзнуть в 1,5 раза больше, чем в обычном своем состоянии. А поскольку у нас в стране очень высокая влажность, эти данные объясняют повышенную деформируемость этих сооружений.

Старые мастера, конечно, придумали еще одно хорошее решение. Видя, что основные трещины – поперечные от деформаций, и не имея возможности избавиться от них, они стали строить стены в три слоя – внутренняя и внешняя поверхность кладки, а между ними засыпали бут, булыжники, битый кирпич и закрепляли раствором. Благодаря этому они добивались эластичности кладки. Между внешними поверхностями и забутовкой формировались продольные трещины. Мы их не видим, но именно они служат демпферами этих деформаций. Стена вроде бы сохраняла все свои параметры, но все температурные деформации уходили на то, чтобы растянуть, а потом сжать стену. Все это спасало стены от деформаций, способных их разрушить.

Было и еще одно решение у древних мастеров. Стены монастырей и кремлей усиливались за счет повышения их прочности с внутренней стороны при помощи аркад, ставших элементами жесткости. То есть они применили такой принцип строительства, как «сопротивляемость по форме».

 

Продолжение нашей беседы, в котором речь пойдет о состоянии современной науки, о научно-методическом совете при Министерстве культуры РФ, об ООО «ИГИТ» и многом другом, читайте в пятницу, 11 августа.

Уважаемые читатели! Если у Вас после прочтения какой-либо статьи появилось желание высказаться по затронутой проблеме, Вы можете подготовить свою статью или развернутый комментарий и выслать его на электронный адрес info@geoinfo.ru. Наиболее интересные комментарии будут отбираться редакцией и публиковаться под указанной Вами в письме статьей. Если же Ваш материал превысит по объему 3-4 страницы, то мы с удовольствием опубликуем его как отдельную статью. Обращаем Ваше внимание, что все комментарии и статьи должны сопровождаться данными автора: имя и фамилия, должность и место работы, контактный e-mail.

© ООО «ГеоИнфо» 2016

Яндекс.Метрика

Пользовательское соглашение - оферта