автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Повышение долговечности реставрированных каменных конструкций памятников архитектуры в условиях влажно-тропического климата Вьетнама

РГ6 од

5 / (КОЛ 1393

де&шяш ор|РИ тгтдспаго ясного га&гш! шазшю-

шжаякг пл. в.в. клеши

г ■■ - ,■ ,

На правах рукописи

1 ■ ,

: . шш тхп <т ко.\

П03!£Ш23 ДОЯГСуЗЧКОСТа КСТАЕП^РОаДНШК ШЯШПгЯ

Ч...КШСШЩШ ШЖШЗгОВ АРШЙЯШ Б УСЛИШ5 '

сшпо-тршотшсото квяшь ишва 4 < •

(Ш.33.01-СЗРСЗТ0ЯЬШЗ СОКОТрупст» одвпвя.ц сооругкяия)

- '...>' ; " . - ¿тщш?', ¿дзссертегрк иа сстскшсз учзкоЯ стопопп ; ■ ■.^.'шщдядпто. тоггаяескпх тауя

■! Научшт рушзоязгалп Кандидат техтческяз паук, доцент

В.А. Обьодкоя

Доктор тошгпескпх пзу»?, профессор, акеде&гк РМСП . В.Н. БогословсггШ

('осгазо г 1993

Работа наполнена в Московском ордэка Трудового красного Знамени шшекерно-строителшэм институте газ. В.В.--Куйбышева

Научные руководите ли , Кандидат технических uayi:„

." ' ■ ., ' ■ ! ' ДСЦ0НТ

В.&4 Объедай

Доктор твхшческшс наук, профессор , ' .'■"« академик PAfica, В.Ш БогссловшШ •'•.

'J • ...

официальное оппоненты ' ¿октср технических наук» црэфзесор

!. .'.•' в.Р. Хдовчуи - ■ , - , ... .

- > ; ! Кандидат техничешад йэук, стсрпий

- ; научный сотрудник II,С. Строагва. ; .

Ведущая организация ШШТшового експаралантелького' \

; ' ■ проектирования г. Москва. , . .

• ' • 30

Защита состоится 23 июня 1993 г. в 15_чесов па засэда&щ

специализированного Совета Д CS3.11.01 при Московском инконэрио-. строительном ипотытуто им. В.Й. Куйбшаева по. адресу j ■' v 113114i, Москва, Шлюзовая таборэгшая, д.8, суд. '

С диссертацией мсзаю ознакомься в библиотека института.'^

Просим Вас принять участке в защите и направить Ваш отзыв ;в двух вкземлярах но адресу i.12933?, г. Москва, Ярославское шосоз, д. 26, МИСЙ км. В.В. КуЯбшлева, УчешЗ Совет..

Автореферат разослан ______1993 г.-.

.Ученый секретарь ; специализированного Совета ■ ( профессор, кандидат техн. наук

â.Ki йролоа

ОСНОВНЫЕ ХШКТШ1ОТКИ РАБОТУ

Актгзхьпссть рЕботЫс У какдого народа есть свои традиции, своя культура, чзстья которой является и архитектура. Одной 'из ззд<зч архитекторов является сохранение архитектурного наследства, полученного от предков, в том числе и в реставрации памятников архитектура - 'соорукдшйд п арштевтурних. ансамблей, 'фрагментов древних зданий, содержащих историческую и художественную ценность. Работая над проблемой реставрации памятников архитектуры, нельзя •избегать вопросов, связанных о ах долговечностью.

' В точение многих сотен лэт архитектурные памятники из кирпича и камня подвергаются раагприша. разруиаадим воздействиям., Притана-ми, влиямлдаи на разрушение ограздавдих конструкций памятникоз, нвлявтся.действия факторов нарукной среда : солнечной радиации, осадков, колебаний блестостй и температуры воздуха, наличия в во-, адухо кекоторпх химических веществ, имеющих ■ корродарущие свойства, а такгэ некоторых биологических составов ' на конструкции памятников.

Под действием вышеперечисленных факторов внутри конструкций памятников (КП) протекают процессы гешю-массопераноса," сопровождающие разрушение самих, КП. '

Для повышения долговечности . реставрированных каменных и ¡шршгош* конструкций памятников (РККНП), большую роль'играет код-бор имитационных составов модифицировании* минеральных растворов дЯя их реставрации. Однако, как показывает . практика, применение имитационных составов- о неподходящими свойствами обусловливает их. , разрушение или отторжения и ухудшает состояние реставрируемой конструкции (РК).

В настоящее'время на основе новых' достижений в технологии' строительных материалов появилась возможность получить новые имл-; тационнио составы, способннне совместно работать с материалами памятников. 'Таким образом проблема имитационного состава для рестав-. рации может бить частично решена,- Однако вопросы, связанные с 'оценкой пригодности имитационных матыриалов и их пыбороч до сих пор мало изучены, особенно в условиях Вьетнама.

Цель и задачи диссертационной работы •• , Целью диссертационной:работы является расраоопсз методики оценки" и подбора имитационные.составов для реставрации КККЛ но

основе исследований влагофизических характеристик реставрируемых и реставрационных материалов и влахностного режима РК- йа основе теории потенциала влажности. : ' i .J •

Для реализации поставленной цели было необходимо решить следующие задачи :

- выяснить причины и проанализировать механизм разрушения КК КП архитектуры; ;

- определить основные влагофизическиэ характеристики реставрируемых и реставрационных материалов и по сущэствупцим рекомендациям оценить их сходность для реставрации;

- разработать теоретическую гипотезу о целесообразности подбора имитационного состава с точки зрения термодинамики влакностного состояния РК с учетом непосредственно разрушающих, факторов влажностных и температурных д9фojpмaций;

- провести экспериментальную проверку правомерности предложенной гипотезы.

- разработать рекомендации по выбору сходных материалов для реставрации КККЛ.

Научная новизне работа заключается в »

- установлении гипотезы о сходности по влажностным харйктер-истикам двух материалов, оцениваемой .полученными значениями их . равновесной влажности при совместной работе в РКККП.

Практической ценностью работы являются i

- разработка количественной оцёнки сходности' материалов для реставрации Ш по предложенной гипотёзе их сходности Г(Up)í

- разработка рекомендации выбора материалов для реставрации КП с учетом вероятностных характеристик факторов, описывающих условия эксплуатации памятников архитектуры на основе гипотезы Г(Up),

Объеи работы i

диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений, содержит 108 страниц машинописного текста, 25 рисунок, 12 таблиц/список литературных источников из 78 наименований, 20 страниц приложений.

На авщиту выносятся s

- результаты экспериментального,исследования основных влагофизических характеристик реставрируемых и реставрационных материалов в том числе древних кирпичей храма Таи<|нонга

- разработка теоретической 'гипотезы -ГШ-) ó .сходности по влаж-

б

ностным свойствам смекннх материалов на основании их равновесного влагосодержания для реставрацции ККНП;

- рекомендации по выбору сходных материалов для реставрации КККП на основании гипотезы Г(Up),

С0ДВРЯАШ8 РАБОТЫ

Взвдекаа посвящено проблеме долговечности памятников архитектуры, пбстановке.и актуальности исследований направленных на повышение долговечности реставрированных и реставрируемых каменных и кирпичных конструкция памятников. Следует отметить, что выбор сходных материалов для реставрации является ключевши, важным этапом в ряде мероприятий повышения долговечности РККК. памятников, требующим серьезных научных обосновашгй и исследований.

р первой глава рассмотрены особенности памятников архитектуры Вьетнама в той числе и памятников из каменных конструкций. Представлено их состояние и рассмотрено влияние климатических ©акторов на долговечность памятников.

Рассмотрен механизм их разрушения, при этом было выявлено, что разрушающее влияние внешних климатических факторов непрерывно связано с наличием в конструкции влаги и ее перемещением. Для представления общей картиныпроТекания'разрушающих процессов, дан краткий обзор точек зрения оценки влажностного состояния и его динемики, закона перемещения влаги в капиллярно-пористых телах, описываемого A.B. Лыковым, теории потенциала влажности... Характерным отличием Вьетнама от исследуемой различными российскими авторами ситуации является болыяая атмосферная влажность, сощювовдаемая высокими значениями температур воздуха и интенсивности солнечной, радиации. "•'

Было установлено, что в условиях Вьетнама не наблюдается солевая коррозия; каменных конструкций памятников И не обнаружены заметные концентрации солей в воздухе. С другой стороны причины коррозии памятников на одназначны и одной из -них является наличие солей. Сыло; выяснено, что в технологии строительства долгосрочных соорукений д,'>-Ы1И!) строители .специально добавляли столовую соль в раствор.для кирпичных клодок. '"

' Во второй главе представлены результаты "экспериментального иесдедОДийиЯ осиввннх ¡смпфшчооких характеристик реставриру-

емых и реставрационных Материалов, в ш числе были древний кирпич из храма Таифаонга и шдефщироваяша . минеральные составы, предложенные (Жедковым В.А., Таратутой В.Д. и другши соавтора?.«. Основяыш влажнофвическиш характеристиками, исследамш- в этой главе, такие являются скорость капиллярного всасывания, изотерлн дорбцки-десорбции, скорость сушки и Бодопоглопешш материалов. Исследование капиллярного всасшиявиз проводилось по методике В.Г. . Гагарина : .!''■• ._* '

где ед.'М^- промежуток времена и колкчэстео вода веаеиааэмоО. з0^ • группой радиуса до гг;ах1 штерналз'за е?о Ере:.: л, : К^- коэффициент кашшшрпого Есасавенпя группой радщ»-. сом до гша13.

При исследовании сорбшш-десорбций материала бэлб закачено, что наиболее важной из стадий» отракащих особенность образования, влаги на твердой поверхности и в пространстве пор, и капилляров является капиллярная ковдзнбацвя ибо она происходит в тонких порах и капиллярах при относительной влажности Еоздушкой среды <р < 75%' и приводит к резкому увеличена» шшгосодэркашя материала. Перео- ■' дические к много раз повторягадеся явления капиллярной конденсация связана с постепенным разрушением поверхности тонких пор к капилляров. По полученным результатам (изотермы сорбции-десорбции материалов) был представлен анализ причин, вызывавших различие соответствующих характеристик рассматриваем«, материалов.

Другие характеристики, в том числе скорость сушки, водопог-лоиение и прочность материалов на сжатие представлены аналогично, т.е. сначала дан краткий теоретический обзор вопроса, а затем, даны методика их определения'и результаты экспериментов. На основании полученных результатов были выполнен анализ сходности для реставрируемых и имитационных материалов и выяснена неоднозначная картина их сходности (т.е. по о&юй характеристике материалы оказывают сходны мевду собой а по другой - несходны). Объективно возникает необходимость в разработке методики целесообразного выбора материалов для реставрации уже-существующих КП. .

Третья глава посвящена теоретической разработке гипотезы Г(Ур) с сходности материалов для реставрации на основе установленного соотношения равновесного влагосодеркания материалов КЙ,

у

Творотачзсксй ослозой гипотеза Г (Up) являйтся основиио поло-гэкнл теории потенциала аааиносгн илаашх тол, благодаря которой гюяво без аяадаза частных закономерностей и кикроявлёнпй рассматривать процесс злйГооб>юна 8 цело» и получить его обйщо картину и •зрш'омерноойь Состояние влагащх тел описывается уравнением

' . d? « - S (IT f 8.ей •. ; (2)

где S - удольпая онтрешя влаааого материала (всей систэ>ш); '•■ , 0 - йояшй потенциал состояния,влаги (гадкой и парообразной) п.!?атэрзало (потенциал влажности). , 1 В гшогосглйшк конструкциях,- как принято и для кайонных, -"а ; йгршшвй кладок, на erste мэззду слоями'материалов в установив-щэася розам кквется рсвзпстЕО потенциалов этих материалов а по--! токов влаги. Теоретически разработана . гипотеза ь сходности яо йяагаосшй своЗсмам сопрпкесалцнся материйлов на основании их равновесной' влажности с учетом1 геш^рйтурши п влашостяых деформаций 1гсзг0тэзэ r(UD)J» , ;V' ' . . ; . 1'ойцзшдая разработки гипотезы представляется слбдущзЗ: , Критерием сходности двух материалов йвляется совокупность 'ua<jöxosffl.5if п достаточных условий, при котори не яерувэта„качество их соиягсткоЗ работа. . . , 1". . .

'•'. Поскольку равновесна' определяется ' соотношением равновесных влашрстэй двух материалов плотно я, непосредственно соприкасающихся друг с другом в язотеримэских услЬвлях 4 , ' ;

■ - ' и2р = 1 (V " (3) '

где u1p; U2p- соотвэтствешю равновесная влашзсть реставрируемых й реставрационных материалов. ! Исхода из эксплуатационных условий (годовая ¡закономерность потенциала влажности окрукащей среда включая и-осадки, с учетом, влияния грунтовых вод) устанавливаем интервал фактических значений влагосодераанмя росгавртруашх Материалов КП.' с определенной вероятностью, в котором алеет место его сходность с штщюнными . . материалам '

min . шх ulp 5 1и1ф •» Ы 1 "Г-;.."- (4)

гдэ1р, 1ф - индекс равновесной влажности и фактической влаякости реставрируемого материала.

о

на этом интервале выполняются необходимые условия сходности,

Достаточным условием сходности является то .обстоятельство, что различие влагосодерааний материалов на поверхности контакта

должно находиться в установленных допустимых пределах, т.о. ,

Ьр - Аидоп) ' ■■ + ; <6Г -

где ¿идоп- допустимое различие влагосодергтшй материалов на поверхности их контакта Объединяя нео0ходкм6о_и достаточное условие сходности [условия (4),(Б)], мы имеем совокупность уоловий, которая незвана критерием сходности двух материалов ; ' '' V min '.■ " ; шаг ''

и1Ф S utp ^ ,и1фл [utp - f: %р "f (Ulp + ^доп)

(6)

Строго говоря, сходность двух материалов рассматривается по нескольким признакам, в том числе и до признакам температурных к вдвхностннх деформаций. Следует ошеТить, что для квздого из них существует относительно объективная• совокупность условий сходности вида (6). Одновременное выполнение всех этих совокупных условий дает более убедательную картину сходности двух материалов. Однако, существует и другой подход учета вышеупомянутых признаков, сущность которого заключается в выявлении ах связи с установленным критерием сходности (6),что и было сделано в разработке гипотезы Г(ир). '■'..••■■* -*' ■ Условно выракая допустимое различие влагосодержаний материалов на поверхности контакта дидоп "в (6) через температурные и влахностные деформации " ^ '

&идоп в Ф (ет; ев...) <Т)

где ет; ев- относительная деформация, соотьествонно температурная и влакностняя. ' . получаем критерий сходности материалов по их равновесной '/; влажности с учетом: температурных и: влажност)Шх;деформаций -'}." ."'-'"•■

9

•4

т!п

тах

и1ф ' °1р * и1ф

[°1р " *'<вТг ©в>] 5 % < [01р ♦ ф(еТ; вв) ]

Совокупность условий (8.) на координатах (^р!^) представляет собой область, которая названа "зоной сходности".

зона оходности

V *

Аналитическим образом была выявлена зависимость (7) в явном виде, что представляет определенный интерес для дальнейшего изучения проблемы.

Аидоп

Аинач +

доп доп

Чу ®1У

Рг

(9)

доп доп

где е1у; егу - допустимые относительные усадочные деформация для реставрируемого и реставрационного материалов КП; . р,;рг - коэффициенты усадочной деформации реставрируемого н реставрационного материалов. &инач начальное различие равновесных влажиостей рассматриваемых материалов.

Iß

Оходашма идагацйошфма материалами для роставращш счвдака те материалы, для которых Ugp Еитавдзошюго материала грефачес;?: не выходит из боны сходности на заданной интервале U^ рествзр:ф; емого материала. Проанализировав шещиася дзшша о расброср физико-механических свойств обычзшх. отроигэлькк каторяалоз и tua-казенные мнения опвцрапастов.рэ'комвндована ■цодвчйо'щщ&я оцаила гипотезы r(Up)i, • ,-.'.

Що:

0,8 S

EDin

0,9. S

: min ;"1ф :

2р

J1p

< 1,2

ш22

У

U2p

i 1.1

У

(10)-'

J1p

и.

гаах

-dt)

если-соотношение деформаций материалов колеблется в предолах

. 0,9 ' ■ 5 ; А1„

либо

/&1,

S 1,1

0,8

А1г

•/AI, й 1,2

(12) "(13).

• где Д1,, Л1г „ - /' дэфорлацш?. реставрируемого и реставрационног .' '.ч-'" • материален .'''.•.'' ■•'-"''."'

' Выполнена 'экспериментальная проверка "правомерности гипотез Г(Яр). Как к прэдодувдее эксперименты, проверка проводилась в лас рагорик теплоизоляции НИИСтроительноЧ физики. Полученные резуль там подверадэют картину сходности рассматриваемых материалов гипотезе Г(Ир). '.'•' ; ^ ' '-у1 , / . -

■/;• на основе, предлокенной. гипотезы'; Г (Up) и Полученных результе ' тов ее экспериментальной провёрки в четвертой глава были разрабс .таны рекомендации по, выбору имигационннх^материалов для реставрг ,ции КП. у'. -'Л.;: '3 ¿у' ■ ¡; 'Ч-: .-.•'. "-'Л

Ц-' : Как известно, любое решение, соответствует определенному урс ню обеспеченности."Рекимендуетс^ выражение длй определения обес

п

шшооти'охояцоста'Мйтйрпалов, вибираомых по ,Г(ир):

- ) , !50б = КОО.Ш1 • коб(и_) • (Н)

ГДэ К0(зигп - требуемая степень обеспеченности в завистюстп о* ■ ; : ' категории реставрируемого памятника, < -•К0бт ) ~ степень обеспеченности соответствующая -выбранному ин-> ■ , * терваду значений по условиш (10) г (13)., '' ; Рбзреботся такя» порядок ПрИШНвНИЯ гшют93н Г(Ир).

_ ' ; V- ОВЙИВ: выводи

1. На основания. пваляза мохвшгзма разрушим конструкций кирпичных ' , а яамэннах псмятпйоз было пишет, что динамика влажностного состояния конструкции Играет реиаицум роль в процессах разрушения, з том числа и зз.счзт готрацш водорастворимых солей по материалу конструктах - первоначальное решающее условие. проис-I хогдсшй их солевого рзвруг?егтл (солевой коррозии). 2\ При йсслодоввшга накофюнпгп данных с состоянии кирпичных и . йамэннйх памятников Вьетнама обнаружено, что паиболеб" часто на&зздее'гсл разрупешю частей памятников^ подвергающих' внешним , воздействиям атмосферных ¿акторов. :

з! Дан анализ состояния кирпичных а кййеНых памятников во Ввот-' тпё, ах особенпостз в хонсгрукпшнем р&шенил и в культурном йлашроввяии. ' •

4, Представлены результата ¡экспериментального исследования основ! ¿ос йлвгсфи8ичэскях характеристик древних кирпичей храма Теп-

рысята а некоторых г.ятсцггонпнх составов : . : - скорости кшетшрного всасывания, '

- изотерм сорбция - до сорбции» ,,/ - скорости суши,

•,' - водошглодвшя материалов. _;..', При этом шяснепо,' что сходство мезду реставрируемым п ими-тацпоиш?! -квторзаяаш! по отдельным характеристикам выглядит не' однозначно. Результата выражают качественную тенденция соо^ю--. шекия отдельных 7.орйктеристлк материалов.

5. Выдвинуто гипотезе о сходности материалов Г(11р) на основе тор-"моденамикя их элайностного состояния, сущность которой заклав- , /чается в рассмотрении равновесной .'влажности материалов, как

J. (J

., обобщащюго показателя сходности шториедсш.

6. Представлены результаты вкспорхшзнталыюй провэрш шютосп Г (Up), а такте оценка сходности накоторьк шмтщошщ- cqow bob к отобранным образцам древнего кирпича Тйифыоцг грет.

7. Разработана количественная оцэпка п порядок прданавдп гкйзтогл Г (Up) для выбора схолгшг '¡штщютшх материалов с вэрэятшет-ной оценкой условий вкейлуатвщш. Продло;*;эно степзкь обаспачав-ности иг сходности в конкретной гоографачоскэм усяша для вок-

;.'кратного сооружения шэдпшка.

8. Разработана рэкошвдацип цэласойбразного шбора рдешфгщпошшх ■ (латерлалов с кспольвованиаи гшотозц r(Up5.

9. -Пришненае шготезн Г (Up Г юге т быть рзспространятьсл по только' на выбор материалов дли реставрации пвмядашоп ко и дш? рз- . конструкции лзСого строительного соорр^эгшя.

* - Ml HI птт .1 —4M ■■ — .'pi.................и —.м. II .11.И,- il I .< ||*Ч| ГД—I «Г» ИМИ ■ .им. I».. iwlBBalll '

Подписано в печать 23.05.93 Формат 60x84í/16 Шч.офс.Л, 1Î-I52-; . '. Объем I уч.-изд.л.'■ ТД00 Заказ-//^"Бесплатно ^

1 •, V__f " -• : • * < ' ,__-_•

....... •*.<,.', ^Типография' МИСИ им, B.B.JtyÂ6Kmét»û