Привет всем

14.05.2010 - Известковый туф - строительный материал Санкт-Петербурга 18-19 веков

Стрельна - Домик Привратника
Известковый туф довольно широко применяли в строительстве, особенно это касается первой половины 19 века. Работа авторов с памятниками архитектуры во время проведения обследования состояния материалов фасадов и подготовке научно-проектной документации по реставрации показывает, что известковый туф применяли, в довольно больших объёмах, в качестве конструкционного материала несущих конструкций (имеется в составе кирпичной кладки стен, в кладках на вертикально ориентированных изломах стен в местах, подверженных ударам, в карнизных досках, оконных балках, плинтах, небольших колоннах, базах колонн и др.), в качестве формообразующего (в скульптурах, резных элементах архитектурного декора, небольших колоннах, барельефах, горельефах и др.) оштукатуриваемого с поверхности, в качестве декоративного для украшения экстерьеров и интерьеров.


СкульптурнаяЭтот оригинальный по своему строению и свойствам камень довольно широко распространён в виде небольших по объёмам проявлений и месторождений в районах с развитием мощных толщ карбонатных пород осадочного генезиса и активным проявлением на поверхности подземных вод в виде многочисленных источников карбонатно-кальциевых вод с большим дебитом. Особенности образования этих пород определяют также особенные черты их строения и свойств. При этом, несмотря на то, что во всех известных в мире месторождениях и проявлениях эти породы, которые по геологической классификации относятся к осадочным известнякам, в целом подобны по своим формальным признакам, они довольно чётко различаются по особенностям гео-биохимических условий образования и, соответственно, по своему внешнему облику и свойствам. Последнее, не имея никакого принципиального значения с точки зрения геологических наук, определяет условия и области применения туфов, в качестве строительного камня в Санкт-Петербурге.

Ниже коротко и в общих чертах приводим сведения об особенностях образования известковых туфов в районах северо-западного региона России и их применение в качестве строительного материала в памятниках архитектуры Санкт-Петербурга 18-19 веков. Все нижеизложенные факты и основанные на них построения были получены во время изучения известковых туфов в пределах основных месторождений и проявлений, а также непосредственно на памятниках архитектуры.

Орловский парк - Башня РуинаПо характеру строения (кавернозности), области и возможностям применения известковый туф, наблюдаемый на памятниках архитектуры, может условно классифицироваться на «статуарный», «строительный» и «гротовый».

В отличие от «строительного» и «статуарного», «Гротовый» туф имеет гигантскую дендритовидную кавернозность, и, как правило, встречается в залежах только в обломках неправильной формы и его не используют для изготовления пиленых блоков. Его применяли в строительстве для декоративной отделки сводов, стен гротов, и для оформления экстерьеров и интерьеров.

«Статуарный» туф обладает мелко кавернозным строением, несколько меньшим удельным весом, в целом более однородным строением и меньшей твердостью, а кроме того его характеризует присутствие фаунистических остатков в виде раковин моллюсков. В строительстве его обычно применяют для изготовления скульптур, барельефов и горельефов, а также в некоторых резных элементах декора (к примеру, капители колонн). Такой туф можно встретить на некоторых зданиях вместе со «строительным» туфом в составе кирпичных кладок.

Константиновский дворец - Нижний грот - Карнизная часть - обрамление арки«Строительный» туф средне-крупно кавернозный, имеет достаточную прочность и плотность. Его применяли в качестве облицовочного, конструкционного и формообразующего материала, а также, частично, для изготовления скульптур и некоторых других резных элементов декора зданий.

В целом известковый туф это кавернозная, ноздреватая достаточно лёгкая осадочная горная порода от слабо плотной до камнеподобной. Цвет породы - белый, серый, желтый, бежевый или коричневый, иногда красноватый. Её состав – арагонит-кальцитовый с массовым развитием псевдоморфоз по различным растительно-древесным остаткам. Распределение каверн всевозможных неправильных причудливых форм и различной размерности в толще камня крайне неравномерно, изменчиво и незакономерно. Поверхности и формы каверн извилистые неровные, часто почкообразные, иногда дендритовидные, покрытые щётками мельчайших кристаллов кальцита. Встречаются также пустоты как изолированные друг от друга, так и соединяющиеся между собой в целые системы. Мелкие каверны зачастую полностью заполнены кристаллическим кальцитом, средние и крупные, обычно, пустые. Такое строение и состав туфов определяет особенности их физико-механических свойств, а именно относительно слабое сопротивление на сжатие при уникально высокой сопротивляемости удару, сколу, изгибу, невысокую твёрдость, легкую обрабатываемость и т.п.

Туф гротовый

Туф «гротовый»
Туф статуарный

Туф «статуарный»

Туф строительный

Туф «строительный»

В природе в залежах туф залегает в виде обособлений неправильной формы и различных размеров («журавчиков») среди больших объемов рыхлой рассыпчатой порошкообразной массы чистого углекислого кальция - гажи. Гажа с известковым туфом являются продуктами отложения на дневной поверхности углекислого кальция, который содержится в подземных водах. Формирование осадка происходит на скоплениях древесно-растительных остатков и (или) на водорослевых массах. В первом случае образуются весьма прочные, крепкие, в разной степени кавернозные разновидности известняка (туфа), во втором - слабо плотные и малопрочные, мелкопористые разновидности с включением мелких раковин моллюсков. Неравномерное распределение скоплений древесно-растительных остатков и их различные размеры в конечном счёте определяют характер распределения в залежах собственно плотных туфов. Залежь образуется в непосредственной близости от сложенных карбонатными осадочными породами береговых обрывов заболоченных, мелководных прибрежно-морских (озерных) низин или обрывистых аналогичных берегов некоторых речных долин при интенсивном и длительном поступлении в эти зоны гидрокарбонатных кальциевых подземных вод. Рыхлая гажа всегда образует основной объём возникающих со временем залежей, а плотный туф в этой системе имеет достаточно резко подчиненное значение. Углекислый кальций отлагается среди масс древесных или других растительных остатков в виде арагонита и кальцита из подземных вод при резком падении давления и повышении температуры в их гидрохимической системе при выходе на дневную поверхность по принципу коагуляции из коллоидных растворов, а разлагающееся при этом растительное вещество, в конечном итоге замещаясь карбонатом кальция, часто с образованием псевдоморфоз, обеспечивает необходимые электрохимические (гео-биохимические) условия для протекания процессов образования туфов и гажи. Чем больше по объёму скопления древесно-растительной органики, тем в конечном итоге больше насыщение объёма коллоидными карбонатными массами и тем более благоприятны условия для формирования при последующих преобразованиях известковых туфов. При осуществлении процессов туфообразования в водорослевых органических массах, очевидно, реализация необходимых гео-биохимических условий не происходит в достаточном объёме, в связи с чем, образующиеся туфоподобные массы, имеют мелкопористое, полурыхлое и слабо прочное строение.

Характер микроскопического строения туфаХарактер микроскопического строения туфа. Микрофото в проходящем свете, поле зрения 8х4 мм.

Длительный (многие десятки и даже сотни тысяч лет) по времени процесс преобразования возникающих масс при постоянном подтоке подземных углекислых вод приводит к их затвердеванию, уплотнению с уменьшением объёма и образованию плотного скрытокристаллического вещества арагонит - кальцитового состава в виде псевдоморфоз, натечных и некоторых других форм. После полной переработки древесно-растительных остатков (полная реализация биохимического потенциала) начинается и развивается процесс перекристаллизации возникших масс, а также формирование цементирующей и частично заполняющей имеющиеся пустоты (каверны) тонкокристаллической кальцитовой массы за счет продолжающих поступать растворов. Кавернозность в целом по своей сути отражает исходное строение скоплений (свалов) растительных остатков, в объёме которых и развиваются все туфообразующие процессы. Образующиеся таким образом плотные массы кавернозных туфов при этом остаются довольно мягкими, что связано с неполным удалением в естественных условиях кристаллизационных вод и, соответственно, неполным завершением коагуляционных и перекристаллизационных процессов. По имеющимся историческим сведениям, после извлечения туфов из недр «созревание» наступало на открытом влагозащищенном пространстве по прошествии примерно года.

Обломок ствола дерева полностью замещенный карбонатом кальцияОбломок ствола дерева, полностью замещённый карбонатом кальция

Проявления гажи и известковых туфов на северо-западе России приурочены к полосе вдоль уступа глинта ордовикского плато в Ленинградской области, к некоторым водотокам, дренирующим ордовикское плато в предглинтовой его части, к некоторым речным долинам в южной части Ленинградской области, в Псковской и Вологодской областях. Масштаб этих проявлений всегда незначителен.

Издревле гажа с известковыми туфами любой плотности использовались для получения чистой качественной извести, для раскисления почв и кроме всего прочего в качестве добавки для корма домашних животных. Ну и, разумеется, плотные его разновидности применяли для строительных целей в качестве стенового конструкционного, облицовочного и скульптурного материала, а также для украшения экстерьеров и интерьеров.

Массовые разработки известковых туфов и гажи с начала 18 века и до второй половины 19 века известны только на двух месторождениях – в долине реки Пудость поблизости города Гатчина и в районе деревень Глядино и Забородье. Добытое на этих ломках сырьё, использовалось для производства извести, плотные разновидности (известковый туф) поступали на строительство в окружающие поселки, усадьбы и в Санкт-Петербург. Одновременно с крупными разработками в окрестностях Санкт-Петербурга существовал также ряд мелких ломок гажи и туфа, которые имели сугубо местное значение, однако, некоторое количество строительного материала поставляли, в том числе и в столицу. К концу 19 века основные объёмы туфов для строительства здесь были выработаны.

В 1998-2000 гг. силами Отдела диагностики строительных материалов и конструкций (ОДСМиК) ГП НИИ «Спецпроектреставрация» при технической поддержке реставрационной фирмы «Пикалов и сын» осуществлены сбор и анализ имеющейся фондовой, архивной геологической и исторической информации по известковым туфам, посещение основных исторических ломок Ленинградской области, наиболее интересных и перспективных проявлений в пределах Псковской области с оценкой ситуации и определения возможностей возобновления или организации добычи известкового туфа, отбор и лабораторное изучение образцов туфов данных проявлений. В результате выполненных работ было рекомендовано рассмотреть вопрос о разработке ряда проявлений известкового туфа таких, как Веребковское и Рачевское (Псковская обл.), участок №3 проявления Глядино-Забородское (Ленинградская обл.). По нашим рекомендациям в 2001 г. фирмой «Интарсия» были начаты подготовительные работы на проявлении Веребковское, а с 2002 года добыча известкового туфа достаточного качества, которое обеспечивает реставрационные работы в Санкт-Петербурге.

В заключение нужно отметить, что известковые туфы, в том числе «травертин» как их разновидность, имеют довольно широкое и массовое развитие в южных областях – Португалия, Испания, Италия, Турция и т.д. – и формально являются аналогами туфов нашего региона, хотя, на наш взгляд, имеют существенные отличия по строению и некоторым свойствам, что определяет не только иной внешний облик камня, но и его пониженную устойчивость в климатических условиях нашего региона. Эти отличия обусловлены существенными различиями в условиях формирования как горной породы, а именно гораздо меньшей длительностью протекания процессов, отличиями биохимических, геохимических, палеоклиматических и палеогеоморфологических условий образования, различиями в гидрогеологических и гидрохимических режимах.

По нашим данным применение в строительстве Санкт-Петербурга известковых туфов в 18-19 веках носило гораздо более широкий и разнообразный характер, чем было известно до настоящего времени. В процессе подготовительных работ к реставрации фасадов памятников архитектуры будут вскрываться новые и новые примеры и особенности использования известковых туфов в строительстве Санкт-Петербурга.

Леонид Харьюзов НИиПИ «Спецпроектреставрация».

Опубликовано на сайте: http://www.privetvsem.ru
Прямая ссылка: http://www.privetvsem.ru/index.php?name=News&op=view&id=307