Глава 2. Древнерусские и византийские строительные растворы
Накопленные данные позволяют рассмотреть процесс изготовления
известковых растворов в технологической последовательности, т.е. начиная с
операции обжига известняка и заканчивая приготовлением раствора. Сопоставление
данных археологии, письменных и изобразительных источников и современных
сведений по технологии обжига известняка позволили впервые реконструировать
процесс обжига, практиковавшийся в средневековье. Обжиг известняка является
одним из самых простых химических процессов, используемых в ходе
приготовления строительных растворов, но сопряжен с рядом трудностей. Даже
сейчас приготовление извести остается в некоторой степени техническим приемом
или искусством. Процесс обжига протекает при трех необходимых условиях: 1)
камень должен быть нагрет до температуры на поверхности не менее 1000 о С; 2)
данная температура должна поддерживаться на протяжении определенного периода
времени; 3) выделяющийся при реакции углекислый газ должен быть удален.
Выделяются три основных способа обжига и соответствующие им три типа
конструкций печей: обжиг в печи с топкой в нижней части камеры (печи,
предназначенные для такого обжига, называются напольными или горшковыми);
обжиг в печи с прослойками горючего материала; обжиг на открытом воздухе.
Считается, что практика использования печей первых двух типов имеет очень
давнюю историю, и что печи обычно встраивались в склон того холма, из которого
добывался известняк. На территории Древней Руси такой картины мы не
наблюдаем. Даже в период широкой строительной программы Ярослава Мудрого в
Киеве в 30-40-х гг. XI в. печи для обжига извести располагались в непосредственной
близости от объектов строительства.
Широкое распространение известняка на территории Византии (Эгейское
побережье и Малая Азия) способствовало его интенсивной разработке, начавшейся
еще в римское время. Однако мы практически ничего не знаем из письменных
источников о функционирующих известняковых карьерах вокруг Константинополя
после VII в. На территории Руси места древних ломок камня домонгольского
времени неизвестны.
10
В приложении к диссертации собраны сведения о печах для обжига
известняка, известных на территории Древней Руси (найдены в Киеве, Новгороде
[Жервэ, Липатов 2003а: 344-350] и Суздале) и Византии (два местонахождения), а
также стран Восточной и Западной Европы (34 конструкции) [Липатов 2005: 358-
393]. Археологические остатки печей, датирующихся византийским временем,
расположены вблизи места разработки камня или строительства. В обоих случаях
известняк мог добываться и из пришедших в негодность сооружений. Практика
разборки зданий и вторичного использования строительных деталей (сполий)
характерна не только для строительства, но и для обжига извести. Важные сведения
об организации производства извести и его расположении дают византийские
письменные источники: градостроительные документы, жития святых и типики
монастырей и др. Древнерусский материал демонстрирует иной принцип:
обжигательные печи размещались непосредственно на строительной площадке
[Жервэ, Липатов 2003: 50-59], т.е. строители предпочитали транспортировать
известняк, а не готовую известь. Объяснить это можно как вероятным нежеланием
рассредоточивать производственную артель, в которую могли входить и
обжигальщики, так и сезонностью дорог на Руси. Западноевропейские печи,
связанные со строительным производством, расположены рядом с объектом, а печи,
производящие известь либо на продажу, либо в небольшом количестве,
располагаются возле жилищ обжигальщиков или мест добычи камня.
Гашение обожженой извести – настолько же сложный процесс, как и обжиг:
в зависимости от исходных условий возможны различные результаты. Факторы,
влияющие на скорость реакции, следующие: высокая химическая чистота извести;
размер зерен; температура обоих реагирующих компонентов; количество воды.
Для приготовления извести может использоваться известняк различного
качества, характеризуемый в первую очередь содержанием примесей. Еще в
древности обжигальщики и строители заметили, что от качества исходного сырья
зависит скорость и характер твердения. Причиной такого широкого спектра качеств
получаемой извести является содержание глины. В соответствии с содержанием
глины в известняке, гашеная известь подразделяется на группы: это
негидравлическая (или воздушная) известь, которая в свою очередь подразделяется
на две подгруппы также по признаку содержания глины: жирная известь при
содержании глины от 1 до 6 % и тощая известь (из известняка с глиной в пределах
2-8 %). Далее – гидравлическая известь, которая способна схватываться и твердеть
во влажной среде, получающаяся из известняка с содержанием глины от 6-8 до 20%.
Анализы качества извести из растворов византийских построек по
публикациям неизвестны, однако, в Венецианском Арсенале XVI в., прослежена
четкая система в использовании растворов: на гидравлической извести – в
фундаментах и на воздушной – в надземной части здания. Анализ извести в
древнерусских строительных растворах показал, что в фундаментах, заложенных во
11
влажную почву, нередко использовалась не гидравлическая, а воздушная известь и,
наоборот, в кладке стен часто применялась известь гидравлическая.
Остатки творильных ям или площадок для приготовления строительных
растворов на территории Византии археологически не прослежены. Можно
предположить, опираясь на изобразительные источники (фрески и мозаики,
миниатюры рукописей), что приготовление растворов происходило, следуя римской
традиции, на месте строительства или в непосредственной близости от постройки.
Некоторые письменные источники также локализуют творильные ямы возле
стройки или строительных лесов. Западноевропейский археологический материал
IX-XII вв. разнообразен и дает больше информации для реконструкции площадок
приготовления строительных растворов (Южный Тироль, Цюрих, Познань, ряд
объектов в Германии). Византийская творильная яма, датирующаяся ранее VI в.,
известна в Херсонесе. Древнерусские площадки известны в ряде строительных
центров – Минске (рубеж XI-XII вв.), Волоковыске (первая половина – середина XII
в.), Тмутаракани (V-X вв., или начало XI в.), в Старой Ладоге (две ямы).
Конструктивно все западноевропейские площадки близки между собой, и их
положение характеризуется стремлением сократить расстояние между местом
приготовления раствора и строительным объектом. Часто площадки устраиваются
прямо внутри сооружения. На территории Руси были исследованы только три
площадки, одна из которых представляла собой яму (Чернигов), другие – прослойку
извести площадью ок. 25-30 м2 (Волоковыск и Минск). Никаких конструкций,
сходных с конструкциями Западной Европы, найдено не было.
Свойства строительных растворов обусловлены в первую очередь свойствами
известкового вяжущего. Свойства извести, в свою очередь, зависят от природных
свойств известняка и параметров обжига. В производстве строительных растворов
большое значение имеют так наз. гидравлические добавки, придающие или
повышающие гидравлические свойства раствора. При помощи керамических
добавок, всегда рассматривавшихся как альтернатива природным пуццоланам,
римляне и византийцы добивались высокого качества раствора при строительстве
гидротехнических сооружений. Кирпичная крошка улучшает гидравлические
свойства извести, если кирпич обожжен при температуре не выше 600-900оС.
Византийские строительные растворы раннего периода производятся в русле
римской традиции, описанной Витрувием, на основе известкового вяжущего
различной степени гидравличности и наполнителей в виде песка и кирпичной
крошки. Ранние постройки Константинополя строятся с использованием растворов,
характеризующихся высоким содержанием кирпичной крошки. Кирпичная крошка
и обломки – самый распространенный наполнитель в византийских растворах.
Тенденция к увеличению толщины растворного шва прослеживается в
позднеримское время и становится отчетливой в средне- и поздневизантийское
время: толщина шва постепенно увеличивается от 10-15 мм до 60-70 мм и до 120-150
мм. Самые тонкие растворные швы обнаруживаются в постройках I в. н.э.,
12
тенденция к увеличению прослеживается уже на примере городских стен Никеи в III
в. Причина этого процесса так до конца и не ясна: вероятны экономические
причины и / или особенности местных строительных традиций. Увеличение
толщины шва неразрывно связано с увеличением размера вводимых в раствор
добавок: кирпичного боя, дробленого известняка, гальки и гравия. В ряде случаев
возможно говорить не столько о растворе с кирпичным наполнителем, сколько о
конгломерате, в котором кирпичная крошка уступает место крупным фракциям
кирпичных обломков. Когда толщина растворного шва достигает 40 мм, размеры
наполнителя увеличиваются до 20-25 мм. Пуццолановая реакция в таком растворе
может происходить лишь на поверхности (границе) взаимодействия известкового
вяжущего и кирпичного фрагмента. В этом случае мы можем говорить о том, что
кирпичный наполнитель выполняет не только функцию гидравлической добавки,
но и является формообразующим элементом растворного шва – он создает как центр
кристаллизации раствора, так и армирует массив растворной прослойки.
Так как количественный состав массива кладки смещается в сторону
увеличения содержания раствора, кирпичная составляющая кладки может
рассматриваться как армирующий элемент в бетонном монолите. Благодаря этому
материал может рассматриваться не как раствор, а как бетон. Известны
экспериментальные исследования характеристик толстых растворных швов римской
и византийской кладок, свидетельствующие об их повышенной прочности.
Характеристики традиционных византийских растворов, а также растворов,
приготовленных с использованием технологии «горячей извести» (когда раствор
замешивается одновременно с гашением извести [Липатов 2004: 233-243]),
особенности кладки с толстыми растворными швами позволяют сделать
существенное заключение: византийские постройки средневизантийского и
особенно поздневизантийского периода демонстрируют качества, присущие
монолитным бетонным конструкциям. Византийские растворы, созданные на основе
извести и кирпичного наполнителя различного размера, безусловно, не являются
полными аналогами современных бетонов, однако могут рассматриваться как
квазибетон византийской архитектуры.
Известковый раствор с активными (кирпичная крошка) или пассивными по
гидравлическим свойствам наполнителями (галька, крупная кирпичная крошка и
обломки) дает возможность строить прочные и долговечные сооружения. Однако это
не исключает отклонений от нормы. Известны случаи, когда в средне- и
поздневизантийских постройках кирпичная кладка выполнялась на глине.
Цемяночные растворы, унаследованные архитектурой Руси от Византии, не
привносят ничего принципиально нового: в составе растворов прослеживаются
кирпичные фрагменты размером более 10 мм, иногда достигающие размера более
20 мм. Одновременно византийские растворы адаптируются к специфическим
местным сырьевым условиям, в растворах используются местные материалы,
например, известняк. По всей видимости, технология «горячей извести», известная
13
в византийском строительстве, использовалась и на Руси. Сказать, насколько
широко она применялась, пока невозможно по причине малого количества
петрографических анализов, позволяющих выявить ее использование [Медникова,
Липатов, Куликов 2004: 233-243].
Известково-цемяночные растворы отнюдь не являются единственным типом в
древнерусском строительстве. Появляются локальные типы растворов, связанные с
местными строительными материалами, например, во владимиро-суздальской
каменной архитектуре используются известково-песчаные растворы. Кроме местных
сырьевых условий в выборе известково-песчаных растворов существенным
фактором является влияние западноевропейской строительной традиции.
Аналогичная картина наблюдается в постройках Галицкой земли, в которых
используются гипсовые растворы.
Наблюдается постепенный процесс выработки основных принципов
соотношения элементов древнерусских растворов. Понимали ли древнерусские
строители фундаментальные свойства византийских известково-цемяночных
растворов, остается неизвестным. Наличие крупного керамического наполнителя в
растворах, использование растворных швов, сопоставимых с толщиной плинфы,
говорят в пользу понимания свойств византийских растворов. Показателен также
отказ от таких растворов в каменной архитектуре. Если в византийском
строительстве рассмотренный тип раствора имеет основополагающее значение, то в
Древней Руси происходит его рецепция и он эволюционирует в направлении
стандартизации. Незначительные отступления от технологии носили локальный
характер, обусловленный, по всей видимости, местными сырьевыми условиями. В
строительстве втор. пол. XI – XII вв. на территории Киева, Киевской земли,
Чернигова и Переяславля преобладающим становится известково-цемяночный тип
растворов с известняковой крошкой. Данный тип раствора применялся также при
возведении большинства памятников XII в., за исключением Смоленского,
Владимиро-Суздальского и Галицкого княжеств. Не вполне понятно, каким образом
строители подошли к использованию данного типа раствора: путем наблюдений,
усовершенствования технологии или позаимствовали его у византийских
строителей. Но нет сомнений в том, что известково-цемяночно-карбонатный тип
растворов преобладает в строительстве второй половины XI – XII вв. на территории
древнерусского государства.
http://www.archeo.ru/rus/download/lipatov.pdf