4. Искусственные каменные материалы в реставрации

Искусственные каменные материалы используются в архитектурно-строительной практике с древнейших времен. Основной их особенностью в отличие от материалов из природного камня является то, что образование их структуры непосредственно связано с целенаправленной деятельностью человека. Используя разнообразные технологии, вводя в исходные формовочные массы различные добавки, применяя различные способы декорирования, мастера-строители и архитекторы получали изделия необходимой формы, размеров и назначения с определенными, наперед заданными физико-механическими и декоративно-художественными свойствами.

К этой категории материалов относятся в первую очередь керамические (обжиговые) материалы широкой номенклатуры, а также изделия, изготовленные на основе разнообразных минеральных вяжущих веществ – гипсовых, известковых, цементных. Все они могут сочетаться как друг с другом, так и с природными каменными материалами, придавая таким образом памятникам архитектуры своеобразие и неповторимость и обеспечивая им необходимую стойкость и долговечность в условиях непрерывно изменяющихся природных и эксплуатационных факторов.

4.1. Керамические материалы в архитектурной практике

Керамика как один из самых распространенных и универсальных искусственных минеральных материалов, пройдя многовековой путь развития и вобрав при этом в себя все многообразие самобытных приемов изготовления присущих разным эпохам и народам занимает и в наши дни одно из ведущих мест в строительстве, архитектуре и прикладном искусстве. Наиболее ранние жилые строения, относящиеся к неолитической джейтунской культуре уже возводились с большой тщательностью и высокой степенью стандартизации из сырцовых глиняных блоков.

Около V тысячелетия до н. э. наши далекие предки независимо от мест своего обитания начали применять примитивный костровый обжиг глиняных предметов «домашнего» обихода, положив тем самым начало производству керамических обжиговых материалов и изделий.

Весьма высокое развитие получила керамика в древневосточных государствах, где в связи с почти полным отсутствием древесины глина служила основным природным сырьем для изготовления как обожженных, так и сырцовых изделий. В Древнем Египте повсеместное использование керамики, как в массовом, так и в монументальном строительстве, привело к возникновению большой самостоятельной отрасли промышленности, производящей сначала сырцовый, а позднее - обожженный кирпич. Основным кладочным материалом являлся кирпич-сырец размером 38×14×11 см, формуемый из нильского ила – хорошо промытой и перемешанной естественной смеси глины и песка. Делались попытки укрупнения сырца до блоков размером 85×52×32 см и массой около 320 кг.

При возведении больших оград вокруг храмов использовался кирпич размером 40×20×15 см, а внутри стен массивных строений иногда закладывались керамические фрагменты размером 33×16×9 см. Повышение прочности и снижение воздушной усадки сырцовых изделий достигались введением в формовочную массу мелкой гальки и рубленой соломы – своеобразной «растительной арматуры».

В Древнем Египте в IV тысячелетии до н. э. были заложены и основы искусства изготовления декоративных керамических изделий, покрываемых цветными глазурями.

Огромное значение приобрела керамика в период расцвета древнейшей (IV-III тысячелетие до н. э.) цивилизации, возникшей в нижней части Месопотамии на территории современного Ирака. Монументальные культовые и дворцовые комплексы, мощные крепостные сооружения, жилые дома городов основанного в этом регионе объединенного государства Шумер и Аккад возводились, главным образом, из обожженного или сырцового (солнечной сушки) плитообразного кирпича размером 32-30×20×10 см или 40-34×30-31×11 см. Иногда длина обожженного кирпича достигала 63 см, а толщина сырца колебалась в пределах от 5,5 до 11 см.

Для облицовки стен дворцов храмов-зиккуратов, как правило, использовались обожженный цветной глазурованный кирпич, изразцы и плитки, из которых набирались великолепные декоративно-художественные панно.

Кирпичная же кладка обычно покрывалась по всей стене толстым слоем глинобитной обмазки, состоящей из смеси глины и гипса или глины и гашеной извести. Сама кладка производилась на смешанном растворе, состоящем из глины, золы и природного битума. Для укрепления стен и защиты их от увлажнения и разрушения грунтовыми водами определенное количество (5-13) рядов сырца чередовалось с прокладками из тростниковых плетней или циновок, пропитанных битумом. С внедрением в строительную практику обожженного кирпича в качестве кладочного раствора использовался раствор известковый. Столь богатый опыт повсеместного использования керамики в архитектурно-строительном искусстве был в дальнейшем воспринят и развит народами древней Ассирии, Нового Вавилона, Сирии, Палестины, Ирана (Персии) и других сопредельных им азиатских государств.

Отличительной чертой строительных приемов, используемых в Ассирии и Вавилоне, было сочетание кирпичной кладки с рельефной каменной облицовкой. Повсеместное применение обожженного кирпича способствовало развитию большепролетного сводостроения в древнем Иране (VI-III в.в. до н. э.), где из этого искусственного материала возводились не только полуциркульные и параболические арки и своды, но и купола на квадратном основании, ставшие для своего времени господствующими строительными конструкциями.

В красочной палитре декоративных средств древнеперсидского зодчества ведущее место занимали разноцветные глазурованные керамические изразцы, переплетающиеся в великолепные по красоте восточные узоры.

Большая роль отводилась керамике также в Древней Индии, Китае, Японии и других странах Азии. В Европе как строительная, так и декоративно-художественная керамика впервые появилась в Древней Греции и на Крите, достигнув здесь небывалого расцвета. Греческой архаике (VII-VI в.в. до н. э.) уже были известны способы изготовления черепицы, обожженного кирпича и керамических труб, а также цветной терракоты и декоративных деталей, которыми украшались культовые сооружения. Именно в эту историческую эпоху от древнегреческого «keramos» – глина и получила керамика свое современное название.

Классический период развития Древней Греции отмечен дальнейшим внедрением в строительную практику сырцового и обожженного кирпича, черепицы, многоцветных облицовочных плиток. Преимущество отдавалось сырцовому кирпичу, размеры которого по длине не превышали 1 фута (30,48 см) при толщине – в ладонь. Весьма своеобразное применение получила архитектурно-строительная керамика в характерных для Древнего Рима арочных и сводчатых конструкциях: при возведении клинчатых распорных элементов арок, цилиндрических, полусферических (купольных) и крестовых сводов обожженный кирпич сочетался с «бетоном» - новым искусственным материалом, состоящим из смеси песка, щебня и известково-пуццоланового вяжущего. Цилиндрические бетонные своды как бы армировались кирпичным каркасом – арочными ребрами, связанными друг с другом продольными рядами плитообразного кирпича. Зачастую использовалась сплошная облицовка поверхности свода кирпичом, уложенным плашмя. Кирпичный каркас как конструктивный элемент применялся и в куполах, для уменьшения массы которых и улучшения акустики сооружения в бетон замоноличивались полые глиняные сосуды.

Римским строителям принадлежит также идея создания облегченного купольного каркаса из бутылкообразных керамических трубок. Снижение массы римских купольных конструкций достигалось и чередованием горизонтальных слоев бетона с утончающимися к вершине рядами обожженного кирпича при одновременном введении в бетонную смесь легкого пемзового заполнителя (Пантеон).

Кирпич использовался в арочных конструкциях знаменитого римского Колизея, в качестве горизонтального настила подвесных потолков терм, а также в строительстве мостов, акведуков и других инженерных сооружений. Для грандиозных строительных комплексов Восточной Римской империи (Византии) характерно сочетание кирпичной кладки с облицовкой из ценных пород природного камня. Основной разновидностью кладочного материала являлся плоский кирпич-плинф размером 35,5×35,5×5,1 см. Для уменьшения массы купольных конструкций в ряде случаев (храм св. Софии) использовалась кладка из глиняных горшков, для изготовления которых применялась особая, завезенная с острова Родос глина. Масса 12 таких горшков равнялась массе одного обычного кирпича.

С крахом Римской империи европейское керамическое производство приходит в упадок, который длился несколько столетий, вобравших в себя всю эпоху средневековья. Но именно в это время в странах Ближнего и Среднего Востока наивысшего расцвета достигла новая арабо-мусульманская культура, положившая начало развитию самобытного, резко отличающегося от античного, искусства керамики. Отличительной особенностью арабо-мусульманской архитектуры явилось строительство новых типов зданий – мечетей, минаретов, медресе, мавзолеев, крытых рынков, караван-сараев, которые, как правило, сплошь покрывались живописным декором из обожженного кирпича, полихромной поливной керамики, резной терракоты, изразцовой мозаики и майолики – высокохудожественной покрытой глухими эмалями испано-мавританской керамики, проникшей впоследствии через остров Мальорку в Италию, где она в соответствие с этим и получила свое название «майолика».

Переняв у испанцев технологические приемы ее производства итальянские мастера создали свою своеобразную по стилю «итальянскую майолику», получившую название фаянс, центром производства которого стал город Фаэнца. Область применения этого вида керамики весьма обширна и включает в себя, в том числе и такие крупные изделия, как настенные декоративные панно.

Наибольшего расцвета европейская цветная майолика достигла в эпоху Возрождения (XV в.), когда итальянские зодчие начали повсеместно использовать ее в полихромном рельефном декорировании гражданских и религиозно-культовых зданий и сооружений.

Европейский, в частности дельфтский (Голландия), фаянс по своим свойствам уже приближался к знаменитому китайском фарфору. Начало производству русского фарфора было положено в 1747 г. в Петербурге трудами М.В. Ломоносова и Д.И. Виноградова. Основой для создания отечественного «порцелинового дела» служила научно обоснованная разработка сырьевой смеси, в состав которой входили кремень, гжельская огнеупорная глина и алебастр. Появление фарфора было лишь одним из этапов в многовековой истории развития русского керамического производства. Мастера керамисты Древней Руси умели делать из глины не только предметы домашнего обихода, но и декоративные, украшенные цветными глазурями и эмалями облицовочные плитки и плоский, размером 30×22×3 см, обожженный кирпич-плинф, которые в основном шли на строительство храмов и княжеских палат. Древнейшими образцами русских керамических облицовочных изделий являются оригинальные плитки киевских мастеров X-XI в.в., которыми были декорированы полы и стены Десятинной церкви, типографии Киевской лавры и палат киевских князей. Тогда же византийская смешанная кладка из плинфа и естественного камня была применена русскими мастерами в одном из самых знаменитым культовых сооружений того времени – киевском Софийском соборе. С успехом использовался кирпич в арочных, сводчатых и купольных конструкциях, в толщу которых для снижения массы и создания акустического эффекта зачастую закладывались глиняные сосуды – «голосники».

Роспись облицовочных плиток производилась отечественными мастерами ценинного дела цветной глазурью по белому или цветному ангобу, а также по сырой эмали. Цениной в старину называлась русская майолика, изготавливаемая из цветной обожженной глины. Лицевая поверхность декоративных изделий часто украшалась рельефами разной высоты, которые либо покрывались глазурью, либо оставлялись неглазурованными – терракотовыми, чаще всего кирпично-красного цвета.

С развитием отечественного керамического производства значительно расширяется ассортимент изделий – появляется лекальный кирпич, поливные облицовочные плитки. Одновременно с этим совершенствуются приемы кладки, достигшие виртуозности при возведении крестовых, цилиндрических парусных и других типов сводов. Даже в Новгородских землях, где традиционным строительным материалом издревле являлся грубоколотый природный камень, начиная с XII в. обожженный кирпич получил распространение не только в арочно-сводчатых, но и в стеновых и столбчатых элементах зданий и сооружений.

Застой в русском керамическом искусстве, вызванный татаро-монгольским нашествием сменился в XV в. небывалым расцветом гончарного ремесла, особенно ярко проявившимся в молодом Московском государстве. К наиболее крупным строительным достижениям этого периода относится развитие кирпичной техники. Широко используя гжельскую и другие местные глины, московские мастера, основавшие в Зарядье гончарную слободу, наряду с кирпичом и разнообразными предметами быта производили кровельную черепицу и особенно характерные для русской керамики того времени рельефные, красиво расписанные глазурованные и терракотовые печные изразцы, которые также применялись и для украшения фасадов зданий и отделки их интерьеров.

Особенно возрастает роль кирпича как основного строительного материала в связи с начатыми в начале XV в. грандиозными по масштабу работами по возведению крепостных стен, соборов и дворцов Московского Кремля.

Учрежденным в 1584 г. приказом каменных дел были введены новые размеры «государева» кирпича – 31,2×13,4×8,9 см, позволившие значительно разнообразить кладку, придавая ей особую выразительность. Усиливающиеся стремление к декоративности архитектуры стимулировало появление разнообразных фигурных керамических изделий и поливных деталей. При сооружении таких памятников русского зодчества как храм Василия Блаженного на Красной площади в Москве было использовано 18 типов фигурного кирпича, а для шатровой церкви Вознесения в Коломенском – 9 типов.

Особого расцвета отечественная керамика достигла в XVII в., когда в строительстве повсеместно стали использоваться профильный ручной тески (лекальный) кирпич, терракота, хорошо обожженная размером 27×18×4,5 см красная черепица, многоцветные изразцы и целые крупные законченные детали – вставки. Кирпич становится основным материалом, из которого на крепком известковом растворе возводятся почти все конструктивные элементы зданий – стены, своды, пилоны, арки, колонны.

Известные преобразования, связанные с деятельностью Петра I, предопределили огромный размах строительства и дальнейший прогресс в развитии керамического производства: вводится единый для всей страны размер кирпича в сырце – 28×14×7 см, замененный в начале XIX века размером 26,6×13,3×6,6 см. Тогда же первое практическое внедрение получила отечественная эффективная пустотелая керамика: в сложных конструктивных элементах зданий стали использоваться профильные блоки в сочетании с плитообразным плинфом.

Самобытная, развивающаяся на национальной основе архитектура русского барокко и классицизма (середина XVIII и первая треть XIX в.в.) продолжала весьма широко использовать строительную и декоративно-художественную керамику при возведении дворцовых и культовых комплексов.

Основным кладочным материалом в это время был красный («городовой») кирпич; более темный сильно обожженный «полужелезняк» и «железняк» применялся для кладки наружной версты стен, цоколей и ступеней; «алый» печной кирпич шел на утепление перекрытий, возведение дымоходов и боровов; кирпич-пережог – на фундаменты, а облегченный и маломерный (25,5×12,1×5,5 см) – на своды. Продолжает развиваться и совершенствоваться технология тонкой керамики, для декорировки которой обычно использовался либо подглазурный способ живописи, либо покрытие изделий красочными кристаллическими и потечными глазурями.

Современный со стандартными (25×12×6,5 см) размерами кирпич стал использоваться в отечественной строительной практике с 1925 г. В это же время начались работы по изысканию новых видов облегченных керамических изделий – дырчатых, пористых, пористо-дырчатых и пустотелых камней. С целью повышения уровня индустриализации строительных работ получили внедрение крупные (массой до 2 т) кирпичные блоки, вибропрокатные панели, сборные железокерамические балки и настилы, а также лицевые терракотовые и майоликовые камни и кирпич, ковровая керамика, разнообразные по окраске и фактуре декоративные плитки для отделки стен и полов, новые виды черепицы и др. Были созданы новейшие разновидности эффективной «сотовой» и пенокерамики, искусственных пористых заполнителей для легких бетонов, дорожного клинкера, кислотостойкой и огнеупорной керамики.

Все эти разновидности современных керамических материалов и изделий могут с учетом определенных требований (совместимость со старыми, повышение прочности сооружения и пр.) использоваться при проведении реставрационных работ.