Сохранение Белого камня в памятниках архитектуры г. Москвы на территориях с нарушенным экологическим равновесием

Краткое описание

ВВЕДЕНИЕ... 5

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ СОХРАНЕНИЯ ПАМЯТНИКОВ

БЕЛОКАМЕННОГО ЗОДЧЕСТВА г. МОСКВЫ... 12

1.1 Экологические проблемы архитектурно-исторической среды города, влияющие на долговечность памятников архитектуры... 13

1.1.1 Экологических факторов вызывающих коррозию белокаменных памятников архитектуры... 18

1.1.2 Проблемы охраны, эксплуатации и реставрации памятников 3 5

1.2 Проблемы, связанные с истощением ресурсов белого камня... 37

1.2.1 Особенности происхождение белого камня... 37

1.2.2 Основные свойства камня, определяющие его долговечность. 42

1.3 Обзор методов и способов сохранения памятников архитектуры... 44

ГЛАВА 2. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕРРИТОРИИ, ВЫБОР

ОБЪЕКТОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ... 64

2.1 Принципы выбора объектов исследования с учетом нагрузок техногенной среды... 65

2.1.1 Экологический анализ территории города... 65

2.1.2 Характеристика объектов исследования... 72

2.2 Использованные методы исследования 76

2.2.1 Методы неразрушающего визуально-инструментального контроля на объекте для оценки повреждений камня... 77

2.2.2 Метод лабораторного физико-химического анализа для

оценки микроструктурных изменений камня... 80

2.2.3 Методы оценки однородности структуры камня... 82

3 2.3 Пример статистической обработки результатов исследований... 86

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СИСТЕМЕ «ПАМЯТНИК - ГОРОДСКАЯ СРЕДА» 89

3.1 Натурные исследования состояния белокаменных памятников архитектуры на территориях с разной степенью экологического равновесия... 89

3.1.1 Результаты визуально-инструментального обследования объектов... 90

3.1.2 Результаты лабораторного физико-химического анализа

белого камня и продуктов его коррозии... 97

3.2 Физико-химические особенности взаимодействия в системе «памятник - городская экосистема» 108

3.3 Мониторинг повреждений памятника (в период 1995 - 2002 г.) на территории с нарушенным экологическим равновесием... 112

3.3.1 Разработка методики мониторинга 112

3.3.2 Результаты визуально-инструментального обследования объекта мониторинга... 121

3.3.3 Результаты лабораторного физико-химического анализа повреждений... 128

3.4 Механизма повреждений камня с учетом экологического равновесия экосистемы... 132

ГРАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОРОДНОСТИ СТРУКТУРЫ РЕСТАВРАЦИОННОГО КАМНЯ... 137

ГРАВА 5. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ СОХРАННОСТИ ПАМЯТНИКОВ БЕЛОКАМЕННОГО ЗОДЧЕСТВА МОСКВЫ... 145

5.1 Система организационных мероприятий... 146

4

5.1.1 Разработка организационной структуры обследования и мониторинга памятников архитектуры в рамках стандартов управления качеством проектирования (ИСО — 9000)... 146

5.1.2 Разработка структуры эколого-материаловедческой информационной системы (ЭМИС) для экспертной оценки повреждений белого камня... 150

5.2 Система технологических мероприятий... 164

5.2.1 Особенности выбора системы мероприятий для защиты камня

в памятниках архитектуры... 165

5.2.2 Особенности выбора методов консервации памятников, учитывающих условия эксплуатации в городской системе... 167

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ... 170

ЛИТЕРАТУРА... 172

ПРИЛОЖЕНИЯ... 189
Введение

5 ВВЕДЕНИЕ

«Человек живет не только в окружении природной среды, но и в окружении памятников культуры. Поэтому сохранение природы и сохранение культурной среды стоят рядом: эта проблема Экологии с большой буквы»

Д.С. Лихачев

Вторая половина XX столетия ознаменовалась возрастающим интересом мирового культурного сообщества к проблемам сохранения архитектурного наследия исторических городов.

Одной из критических проблем этих территорий становится проблема утраты памятников и потеря их ценности и культурной значимости из-за нарушения экологического равновесия природно-техногенной системы города.

В Москве, крупнейшем историческом городе России, проблемы сохранения памятников архитектуры проявляются особенно остро и своеобразно. Еще во второй половине XV столетия древнерусское государство придало Москве исключительный статус, назвав ее "Третьим Римом", вложив в это название важнейшую государственную идею, ставшую основой создания облика города^ 1] Поэтому идеологическое осмысление сути Москвы в современном мире, в современной России - это важнейшая задача всех, кто участвует в процессе ее преобразования.

Этими проблемами занимается Правительство Москвы, московское отделение Российского комитета ИКОМОС, созданного в 1993году ', "Главное управление охраны памятников ГУОП г. Москвы".

' Советский комитет ИКОМОСа был основан в 1965 году. В его создании приняли участие видные ученые и реставраторы.

6

Среди памятников архитектуры исторической части города особую ценность предоставляют памятники белокаменного зодчества.

Белокаменное зодчество Москвы начинается, как известно, с возведения из белого подмосковного мячковского камня стен Успенского собора и новых стен Кремля в XIVb., благодаря чему Москва получила свое второе, неофициальное название - "белокаменная". Памятник несет информацию об искусстве и мастерстве зодчих через древний материал, выбор которого мастерами белока-менщиками производился удивительно точно с учетом его эксплуатационно-технических, эстетических свойств и неповторимых формообразующих возможностей. Об этом свидетельствуют сохранившиеся до наших дней белокаменные постройки.

В условиях обострившейся экологической ситуации в городе проблема сохранения памятников белокаменного зодчества особо остро встала в виде конфликтных ситуаций памятника со структурными элементами городской системы (промышленность, дорожно-транспортная сеть, коммуникации и т.п.). Появились новые факторы риска утраты этого культурного наследия. Участились чрезвычайные ситуации в технобиосфере города и связанные с ними разрушения памятников. Проблема в том, что памятник является элементом сложной природно-техногенной городской системы и активно включен во все существующие в ней процессы.

Нарушение экологического равновесия в городской среде привело к ускорению процессов коррозии камня и появлению новых видов повреждения. Камень имеет не только поверхностные повреждения, но и объемное разрушение, что обуславливает необходимость его полной замены при реставрации. Традиционные подходы, принятые в реставрации, оказываются не эффективными.

Характерным явлением в таких случаях становится уход от решения проблемы его восстановления и защиты, что приводит к еще одной немало важной проблеме утраты познавательно-информационного ресурса культурного наследия, который несут в себе памятники белокаменного зодчества Москвы.

При ремонтно-реставрационных работах снижается историческая цен-

7

ность памятника за счет замены исторического камня в памятниках новыми материалами и известняком более низкого качества. Это связано с истощением запасов исторического камня мячковского горизонта, долговечность которого исчислялась сотнями лет. Для замены камня, хотя и используют известняк этого же горизонта, но он отличается более низкими показателями долговечности (всего десятки лет) и меньшей стойкостью в условиях агрессивной городской среды. Это приводит к появлению зон неоднородности в конструкциях, что влияет на их несущую способность.

Огромный научный потенциал, накопившийся в области реконструкции, реставрации, реставрационного материаловедения и т.п. невозможно эффективно использовать без изучения взаимодействия памятника с элементами городской системы. Новые условия существования памятников делают необходимым выработку принципиально новых подходов к изучению повреждений памятников. Потеря культурного наследия недопустима.

Эффективность мероприятий по сохранению памятников архитектуры напрямую зависит от глубины познания сложных зависимостей между множеством экологических факторов, особенностей природы материала памятников в их пространственно временном разрезе.

В данной ситуации только экологический подход является наиболее рациональным для решения этих по сути дела экологических реставрационных проблем.

Особо важным становится определение механизма развития повреждений, с учетом природных характеристик материала, отвечающих за его долговечность. Необходимо установить что обеспечивает и поддерживает стабильность белого камня при искусственном перемещении его из земной коры в тело конструкции, а также влияние новых экологических факторов на стадии его эксплуатации на территориях с нарушенным экологическим равновесием.

Современная реставрационная практика нуждается в дополнительной научной информации о видах нагрузки на памятник со стороны окружающей среды, о состоянии материала памятника, о видах повреждения и повреждаю-

8

щих процессах для повышения объективности экспертной оценки повреждений памятника и выбора адекватных технологий их консервации, санации и реставрации.

Для обеспечения сохранности памятников белокаменного зодчества Москвы необходима разработка элементов организационной структуры управления качеством реставрационных проектов и введения их в принятую систему информационного обеспечения ГУОП г. Москвы.

Целью диссертационной работы является разработка системы мероприятий по сохранению памятников белокаменного зодчества на территориях с нарушенным экологическим равновесием, учитывающих генезис камня и механизм его повреждения.

Достижение указанной цели реализуется путем решения следующих задач:

1. Анализ причин быстрого повреждения памятников и выявление значимых экологических факторов, вызывающих ускоренное разрушение камня. Изучение взаимосвязи происхождения белого камня и его стойкости при эксплуатации.

2. Проведение экологического зонирования территории города для оценки нагрузки на памятники и учета варианта его расположения на территориях с нарушенным экологическим равновесием.

3. Исследование состояния белого камня на макро- и микроуровнях. Выявление причины неудовлетворительного состояния реставрационного белого камня в системе «памятник — природно-техногенная среда». Определение особенностей повреждения белого камня с учетом его генезиса и агрессивности среды.

4. Разработка методики мониторинговых исследований для учета состояния материала памятника и прогнозирования развития повреждений в каменной кладке.

5. Исследование влияния однородности структуры камня на его эксплуатационно-технические свойства и долговечность.

6. Разработка элементов организационной структуры управления качеством реставрационных проектов и рекомендаций по повышению ресурса долговечности белого камня с учетом механизма его повреждения для сохранения памятников белокаменного зодчества Москвы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• использован экологический подход к оценке причинно-следственных связей взаимодействия материала памятника со средой и учтены геоэкологические особенности генезиса камня, влияющие на формирование его структуры и свойства;

• сформулированы теоретические положения по особенностям разрушения материала (белого камня) памятников по гипердинамическому механизму на территориях с нарушенным экологическим равновесием. Введен индекс устойчивости экосистемы (Ку-эс) для оценки степени нарушения экологического равновесия на территориях г. Москвы;

• введены новые показатели ресурса долговечности камня (Рд-к), характеризующие его структурные особенности и отражающие степень выветривания кальцита в белом камне для количественной оценки деструктивных процессов, влияющих на его долговечность;

• введен коэффициент однородности микроструктуры камня (Кодн-к) для прогнозирования его стойкости и выбора системы мероприятий по профилактике его загрязнения и повреждения.

Практическая значимость работы: заключается в решении важной научно-практической проблемы - информатизации фонда научных данных, в том числе экспериментальных, по повреждениям памятников белокаменного зодчества.

• Модифицирована комплексная схема инженерного исследования технического состояния объектов включающая эколого-материаловедческие параметры.

• Разработан проект атласа повреждений белого камня, позволяющий визуально оценить тип повреждений и повреждающих процессов для выбора сие-

10 темы мероприятий по сохранению белого камня в памятниках.

• Разработана структура эколого-материаловедческой информационной системы (ЭМИС) по тематическому слою «Повреждения белого камня» для совершенствования принятой системы информационного обеспечения ГУОП г. Москвы.

На защиту выносятся:

1. Результаты экологического зонирования территории.

2. Результаты натурных, лабораторных и мониторинговых исследований разрушений материала памятников.

3. Результаты экспериментальных исследований структурной однородности камня.

4. График для определения ресурса долговечности (Рд-к) камня по процентному содержанию в нем СаСО3 и номограмма, характеризующая интенсивность процесса выветривании карбоната при переходе его в гидрокарбонат, нитрат, сульфат, хлорид.

5. Новые показатели прогнозирования стойкости камня в условиях городской среды, характеризующих особенности его структуры: ресурс долговечности - Рд-к, степень загрязнения - Сз-к, коэффициент однородности - Кодн-к.

6. Механизм повреждения камня по двум вариантам K-I и К-И.

7. Структура эколого-материаловедческой информационной системы (ЭМИС) по тематическому слою «Повреждения белого камня».

Внедрение осуществлено в ОАО ЦНИИЭП жилища при комплексном обследовании ряда зданий Москвы и Московской области.

Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на традиционных научно-технических конференциях молодых ученых аспирантов и докторантов МГСУ «Окружающая среда. Развитие - строительство - образование», «Экологическая безопасность в строительстве», «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» в МГСУ в 1998, 2000 гг.; на секции №1 МВС Госстроя России в г. Красногорске в 1998г, на первой и второй научно-практической конференции «Современное информационное обеспечение и

и

технологии в области охраны и реставрации культурного наследия» в Главном Управлении Охраны Памятник г. Москвы в 1998 и 1999 гг., на второй специализированной межрегиональной научно-практической конференции «Информационные ресурсы и технологии охраны памятников — 2000» в Главном Управлении Охраны Памятник г. Москвы в 2000 г.; на международном научно-практическом семинаре «Наука и техника в инновационном подходе к сохранению и реставрации памятников истории и культуры» на кафедре ЮНЕСКО по сохранению градостроительных и архитектурных памятников в 2001 г.; на научной конференции МАРХИ в 2003г.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

12

ГЛАВА I

ПРОБЛЕМА СОХРАНЕНИЯ ПАМЯТНИКОВ БЕЛОКАМЕННОГО

ЗОДЧЕСТВА Г. МОСКВЫ

В современных условиях одной из важных и в то же время сложных задач градостроительства стала задача, связанная с реконструкцией исторических центров древних городов.

Бывший Советский Союз присоединился к "Конвенции об охране Всемирного культурного и природного наследия" Юнеско (1972г.) в 1988 году. В 1989 году на рассмотрение Комитета Всемирного Наследия были представлены первые номинации, куда в первую очередь вошел Московский Кремль и Красная площадь.1 В 1997 г. утверждены границы зон охраны ансамбля Московского Кремля. В настоящий момент в Список Всемирного Наследия включено восемь памятников культурного наследия, представляющих Россию. [2]

За последние годы проблема сохранения архитектурного наследия древних городов стала критической для Москвы из-за обострения экологических проблем в мегаполисе.

Москва, столица России, сегодня многомиллионный мегаполис, крупнейший политический, экономический и культурный центр страны. Территория Москвы составляет около 1100 км . Она обладает всемирно значимым истори-ко-архитектурным наследием. "Исторический город", т.е. совокупность исторически сложившейся планировки и застройки, составляет 70,8 км , что соответствует 6,5% в общей структуре городской системы. Исторически сложившийся центр - в границах Камер-коллежского вала - это средоточие памятников истории и культуры. Под государственной охраной сейчас находится 2326 памятников истории и культуры, археологии, монументального искусства, пар-

' Решение XIV сессии Комитета ЮНЕСКО от 17 декабря 1990г. "Рекомендации по обеспечению надзора за сохранением Ансамбля Кремля и Красной площади в установленной конфигурации, и, в особенности, за соблюдением баланса между памятниками культуры и территориями, не подлежащими застройке"

13

ковых ансамблей, из них 1766 - зданий-памятников. Кроме того, в результате обследования, проводимого на уровне Правительства Москвы, выявлено 1218 строений, нуждающихся в сохранении и реставрации, которые необходимо сохранить как архитектурное наследие [16].

1.1. Экологические проблемы архитектурно-исторической среды города и долговечность памятников архитектуры

За последние годы проблема сохранения архитектурного наследия древних городов стала критической для Москвы из-за обострения экологических проблем в мегаполисе.

Одной из приоритетных задач градостроения, несомненно, есть оптимальное удовлетворение потребностей человека в жилье, местах приложения труда, организация отдыха и общения, удобство транспортных и пешеходных коммуникаций и т.д. Градостроение есть удовлетворение архитектурными средствами духовных - эстетико-художественных - потребностей человека, кроме того, оно создает оптимальной визуальной среды. Если рассматривать эти задачи с позиции «Устойчивого развития» архитектурно-историческая среда должна быть сохранена для будущих поколений.

Архитектурно-историческая среда - сложное, многоплановое понятие, охватывающее следующие факторы [113], обеспечивающие устойчивость памятников в городской среде:

- историко-градостроительные

- архитектурно-эстетические

- художественно-эмоциональные

- научно-реставрационные

- функциональные

- реконструкционные

14

- а также общие факторы (природные, физические, химические, биологические, которые на современном этапе развития общества должны быть представлены категорией экологических факторов)

Территорию Москвы, площадью 107,1 тыс. га [157] с учетом исторический роста территории города (рис. 1.1), можно подразделить на десять зон [171]:

I - Крепость и пасад, 11-1 Звв.

II - Кремль, Китай город, конец 15 в.

III - Белый город, середина 17 в.

IV - Земляной вал, середина 17 в.

V - начало 19 в.

VI - начало 20 в.

VII - октябрь 1917 г.

VIII - 1935 г.

IX -конец 1960 г.

X -конец 1990 г.

крепость и посад 11-13 вв.

Прирост территории

к концу 15 в (Кремль. Китай-город)

к середине 17 в. (1-Белый город. 2- Земляной город)

к началу 20 в

к октябрю 1917

к 1935 г.

Рис. 1.1. Рост территории Москвы

15

Каждая зона имеет свои архитектурные ценности, которые подвержены воздействиям со стороны сильно изменившейся городской среды и природы -природным, техногенным, антропогенным. Сохранение этих исторических зон, как подлинных документов прошлого требует изучение этих воздействий для их учета при разработки системы реставрационных мероприятий.

Поскольку тема данного исследования касается белокаменных памятников архитектуры Москвы, то для проведения более подробного анализа был рассмотрен архитектурно-исторический центр Москвы в границах Садового кольца и зоны исторической застройки в пределах Камер-коллежского вала2 (площадью 7,33.тыс.га [157]).

Режим использования территории историко-культурного назначения в городе Москве устанавливается Федеральным органом охраны памятников. Территории историко-культурного назначения включают в себя территории единичных недвижимых памятников и зоны их охраны, которые могут быть использованы только в режиме реставрации или регенерации. Новое строительства на этих территориях запрещается [80].

Шесть с половиной веков Москва не выходила за границы Земляного города, окруженного валом, размещаясь на площади 1,8 тыс. га [157]. Еще век город оставался в пределах долины Москвы-реки. В прошлом веке Москва начала осваивать северо-западное междуречье, позднее восточное (Московскую Мещеру), где началась промышленная застройка. Постепенно вокруг исторического центра города, представленного в основном мелкомасштабными жилыми строениями, сформировался наиболее старый Московский промышленный пояс, а затем также и на востоке возник обширный промрайон.

Серьезной проблемой при сохранении отдельных памятников архитектурно-исторической среды в целом является сформировавшийся производствен -

по МГСН 1.01-97, часть 1 эта территория относить ко 2-ой режимной зоне по степеням охраны историко-градостроительной среды, и имеет статут зон исторической застройки в пределах бывшего Камер-коллежского вала.

16

ный потенциал города. Промышленные предприятия, загрязняющие окружающую среду, ускорили коррозионные повреждения памятников.

К проблемам архитектурно-исторической среды, при развитии и росте территории города следует отнести и новые функции исторических улиц и площадей, функционирование транспортных артерий в условиях исторического города, существенно влияющих на состояние и сохранность архитектурных памятников-зданий. Историческая планировка городского центра, ширина и пропускная транспортная способность улиц и магистралей при современных темпах передвижения и видах транспорта, как правило, плохо отвечает требованиям города, осложняет обеспечение жизнедеятельности данного исторического квартала и улиц. Поэтому исторические улицы либо расширялись, за счет сноса исторических зданий, либо сохранившиеся старинные улицы функционально обновлялись, в частности за счет превращения сквозных транспортно-пешеходных артерий в градостроительные культурно-бытовые системы исторического городов, причем с включением исторической среды (и застройки) в современную жизнь, т.е. придания старым зданиям современных функций.

В таких условиях, чаще всего, красная линия застройка стала совпадать с границей проезжей части и здание стала отделять от проезжей части лишь незначительная отмостка. Это усилило нагрузки на цоколь и фундамент зданий, что также способствовало разрушению недвижимых памятников и искажению исторической застройки.

К городским проблемам исторических улиц можно отнести и внедрение в историческую застройку некоторых новых элементов конструкций и оформления улиц, а также пространств вокруг памятников, от которых хотя и зависит полнота функционирования и эксплуатационные качества памятника, но их технические решение бесспорно неудачны и сильно искажают колорит старых московских улиц и дворов. Современный характер покрытий проезжей части, тротуаров и отмостки и организация дворовых пространств не просто чужды историческому центру, но и негативно влияют на режим эксплуатации памятников и его сохранение. Ранее отмостка, тротуары, улицы имели, например,

17

каменное неровное или частично плоское замощение (булыжник, брусчатка), отвечающие определенным физическим нагрузкам, механическому воздействию и эстетическим требованиям застройки. При нынешних условиях изменены требования к виду нагрузки и эксплуатации дорожных покрытий. В основном применяются смеси гравийных и цементных составов, асфальтобетонные покрытия, которые крайне не долговечны, а ремонта дорог осуществляется очень редко и, чаще всего, с технологическими нарушениями, что особенно заметно в осенне-весенний периоды года. Все это приводит к повреждениям и разрушениям подвальных помещений зданий-памятников. Исторические сооружения оказываются «по пояс» в слоях бетона и асфальта.

Серьезной проблемой архитектурно-исторической среды города является прокладка и реконструкция подземных инженерных коммуникаций.

Культурный археологический слой Москвы значительно повысился за многовековую жизнь города. С развитием города инженерные коммуникации и системы также развивались и росли. Прокладка обычно осуществляется в культурном слое, образовавшемся над древней городской отметкой. В Москве применяется коллекторная система прокладки инженерных сетей. Вся эта ситуация влияет на изменение подземной работы города, которая в свою очередь не меньше влияет на основания и фундаменты исторических зданий и сооружений, что влечет за собой серьезные финансовые затраты для поддержания их целостности и сохранности.

В ряду многих проблем, связанных с сохранением памятников архитектуры, имеется еще один аспект, который с течением времени приобретает все возрастающее значение и имеет тенденцию к переходу в самостоятельную проблему охраны памятников истории и культуры и современного градостроительства. Вопрос касается методических основ сочетания природного окружения (зелени) и памятников архитектуры. Кратко его можно сформулировать как взаимосвязь архитектуры и экосистемы исторического центра. К сожалению, сегодня сохранение историко-культурного наследия в силу объективных различных обстоятельств замыкается на реставрации лишь непосредственно

Список литературы