Исследования в консервации культурного наследия. Выпуск 2 - Коллектив авторов

Другое направление в разработке и поиске новых материалов для реставрации настенной живописи связано с применением консолидантов, которые осуществляют укрепление, глубоко проникая в живописный слой и штукатурный грунт с сохранением их паропроницаемости.

Ослабленная и потерявшая свою прочность в процессе влагообмена с окружающей средой и других явлений штукатурная основа живописи может быть укреплена с помощью химических соединений, обладающих достаточно высокой проникающей способностью в отношении пористой подложки. К ним относятся: растворы ряда акриловых полимеров в органических растворителях (Paraloid B-72, БМК-5 и др.), кремнийорганические и совмещенные акрилаткремнийорганические соединения.

Для решения задачи укрепления разрушенного штукатурного основания настенной живописи в 1970-х гг. была разработана методика с использованием растворов кремнийорганической силазановой смолы 174-74 (K-15/3). Этот материал применялся в течение 20 лет (1970–90-х гг.), в частности, при проведении аварийных работ по укреплению штукатурной основы и красочного слоя памятников монументальной живописи г. Владимира [19–21].

По результатам исследований [22, 23] кремнийорганическая композиция на основе К-15/3 характеризуется устойчивостью к колебаниям температуры и влажности, высокой смачивающей и проникающей способностью. Проникая в пористую подложку, состав повышает ее гидрофобность. В результате полимеризации под действием атмосферной влаги 1–5 %-ные растворы полиорганосилазановой смолы К-15/3 способны выстилать стенки пор красочного слоя и штукатурного грунта, что и обеспечивает, согласно экспериментальным данным, необходимую паропроницаемость укрепленного участка.

Продукт совместного гидролиза акриловой и кремнийорганической составляющей марки «Акрисил» был применен для укрепления фрагмента наружной стенописи на фасаде Успенского собора Московского Кремля в 2000 г. и живописного триптиха на фасаде Политехнического музея в 2004 г. [24]. По результатам наружных наблюдений, изменений укрепленной части живописного слоя до настоящего времени не наблюдается.

Кремнийорганический материал «Stone Strengthener OH» (фирмы «Wacker») был разработан для укрепления неорганических пористых материалов, подвергшихся разрушению (расслоение, шелушение и т. д.). Используется в основном для укрепления разрушенного природного камня – песчаника и известняка. Глубина проникновения этого материала в пористую подложку может достигать нескольких см. Обработанный составом природный камень обладает высокой атмосферостойкостью и сохраняет паропроницаемость.

Кроме того, представляют интерес составы на основе частично гидролизованного тетраэтоксисилана, известные под разными торговыми марками: «Steinfestiger-OH» («Wacker-Chemie», Германия), «Funcosil-Steinfestiger OH-300, -510» («Remmers», Германия) и др. [25]. Первые два состава имеют около 25 % растворителя, а препарат «Funcosil-Steinfestiger OH» с маркировкой -300 или -510 отличается от них степенью поликонденсации и не содержат растворителей. Эти составы обладают хорошей способностью капиллярного проникновения в пористую подложку, отвердевают под действием водяного пара, содержащегося в окружающей среде и адсорбированного порами.

Качество укрепления зависит от температурно-влажностных условий, в которых находится обрабатываемый участок. Оптимальными условиями обработки растворами частично гидролизованного тетраэтоксисилана являются: влажность 70–80 % и температура около 20оС.

Применение указанных выше материалов может быть необходимо в следующих случаях:

а) при значительном разрушении красочного слоя и штукатурного грунта;

б) при расчистке от загрязнений сильно разрушенных участков живописного слоя.

Цель наших исследований состояла в поиске материалов и разработке технологий глубинного укрепления живописного слоя.

В лаборатории ХТРП нами были проведены испытания по проникающей и укрепляющей способности ряда материалов на основе кремнийорганических и акрилат-кремнийорганических материалов для известковых штукатурок.

Для укрепления штукатурного основания использовались кремнийорганические соединения: 3 и 5 %-ные растворы полиорганосилазановой смолы 174-74 (К-15/3) в толуоле; раствор исходной концентрации ST-OH на основе тетраэтоксисилана и нейтрального катализатора в органических растворителях (МЭК, АЦ); 3–5 %-ные растворы в органических растворителях акрилаткремнийорганических соединений марки «Акрисил 50А».

Содержание полимеров в штукатурке при использовании низких концентраций (3–5 %) консолидантов Акр. 5ОА и К-15/3 находилось в пределах 0,016–0,03 г/см2, для ST-OH (исходная концентрация) – более 0,3 г/см2.

В результате выполненных исследований были получены следующие результаты:

1. Степень упрочнения разрушенной штукатурки известково-карбонатного состава убывает в ряду консолидантов: ST-ОН (исходная концентрация) > Акр. 50А (5 %) > К-15/3 (5 %).

Наиболее высокий укрепляющий эффект наблюдается при пропитке штукатурки консолидантом ST-OH (исходной концентрации) при 2–3-кратных обработках (упрочнение от 6,3 до 2,6 раз на глубине 4,5 мм).

Укрепляющая способность Акр. 5ОА (3 % и 5 %), К-15/3 (5 %) составляет 1,5–2,5 раза по сравнению с необработанной штукатуркой и сопоставима с результатом укрепления штукатурки ST-OH (исходная концентрация) после одного цикла обработки (включает 3 последовательные пропитки «мокрым по мокрому»).

2. По способности адсорбировать влагу укрепленные штукатурки можно расположить в следующей последовательности: ST-ОН (30 %) > Акр.50А (5 %) > К-15/3 (5 %).

Минимальное количество воды (10–15 %) адсорбируется штукатурками, укрепленными растворами К-15/3 и Акр. 50А.

3. В отношении всех укрепленных штукатурок присутствует градиент распределения полимера по глубине пропитки.

По результатам исследований, глубина проникновения всех консолидантов значительна и составляет до 20 и более мм. Максимальное количество полимера находится в пределах нескольких мм: для консолиданта Акр. 50А (5 %) – 2 мм, для ST-OH (исходной концентрации) – 4,5 мм. В пределах этой глубины достигается максимальный эффект упрочнения, дальше, на более значительной глубине, количество консолиданта убывает и, соответственно, убывает прочностной эффект.

Для К-15/3 (5 %) наибольшее содержание консолиданта наблюдается на глубине до 10 мм. Гидрофобный эффект для К-15/3 и Акр. 50А сохраняется до 20–25 мм.

Эти данные подтверждаются результатами испытаний по сопротивлению истиранию.

4. Проведенные исследования показали, что смола К-15/3 при небольших содержаниях в штукатурке не дает значимого укрепляющего эффекта, но высокая проникающая способность и создаваемый ею гидрофобный эффект позволяют сохранить штукатурку от вымывания; консолидант ST-OH обладает высокой проникающей и укрепляющей способностью и может быть использован для укрепления деструктированной штукатурки с учетом общих ограничений применения этого материала (низкая засоленность кладки и пониженная влажность); консолидант «Акрисил 50А» обладает меньшей проникающей способностью, но укрепляющая способность этого материала достаточна для укрепления разрушенного приповерхностного слоя достаточно плотной штукатурки.

Поиск и разработка материалов для укрепления порошащего красочного слоя и верхней части штукатурного грунта и глубинного укрепления живописного слоя характеризуют два разных подхода к реставрации памятников настенной живописи.

В первом случае, например, материалы на основе извести и гидроокиси бария укрепляют достаточно тонкий ослабленный поверхностный слой и не проникают вглубь штукатурного грунта.

Делая прочным красочный слой, восстанавливая его адгезию к штукатурному грунту, эти материалы не предохраняют живописный слой от намокания при конденсации влаги на поверхности стен и не уменьшают существенно их гигроскопичность. Это означает, что в наиболее неблагоприятных условиях – при выпадении конденсата в неотапливаемых сооружениях и повышении влажности воздуха из-за скопления народа в храмах во время службы – стенопись может адсорбировать влагу, намокать, притягивать к себе грязь и копоть, терять прочностные свойства в увлажненном состоянии.

Намокание, кроме того, будет вызывать вымывание минеральной основы штукатурного грунта.

Таким образом, укрепление живописного слоя с помощью известковых составов или на основе минерального вяжущего целесообразно, если внутри памятника отрегулирован температурно-влажностный режим.

Для неотапливаемых памятников и памятников с нерегулируемым температурно-влажностным режимом, где возможно выпадение конденсата на стенах, для сохранения настенной живописи необходима защита ее от намокания.

В этом случае представляют интерес консолиданты глубокого проникновения на кремнийорганической или акрилаткремнийорганической основе, которые могут укрепить красочный слой и верхнюю часть штукатурного грунта и придать им гидрофобность при незначительном уменьшении паропроницаемости.