Глава 7 Металлические материалы

1. Определение у краткие исторические сведения

Великий русский ученый М.В. Ломоносов определил металлы как тела твер­дые, ковкие и блестящие. Почти все другие материалы обладают определенной твердостью, лицевая поверхность ряда материалов отличается блеском. Но при этом лишь металлы могут деформироваться при значительных динамических воздействиях без нарушения целостности структуры. Уместно добавить, что ме­таллы обладают оригинальной искусственной кристаллической структурой.

Металлы, применяемые для производства строительных материалов, разде­ляют на две группы: черные и цветные. Черные представляют собой сплав желе-

за с углеродом — чугун или сталь. К цветным относят алюминий, медь, цинк, олово, никель, титан, магний и др.

В IV в. до н.э. была известна металлургия меди, олова, свинца, в III в. до н.э. — бронзы, во II в. до н.э. — железа. Древнейшее сооружение из железа — колонна в Дели (Индия) относится к V в. до н.э. Но на протяжении многих со­тен лет в строительстве применялись лишь малогабаритные изделия из железа (скобы, штыри, закрепы).

В средние века использовали железные затяжки для придания необходимой прочности распору каменных сводов, например, в XII в. при строительстве Ус­пенского собора во Владимире. К системе железных затяжек в XVI в. были под­вешены потолки Покровского собора (Василия Блаженного) в Москве. В этом же веке из железа изготовлены наклонные стропила Архангельского собора, кар­касы куполов колокольни Ивана Великого в Москве.

В конце XII в. применяли различные изделия из чугуна. Но началом его внед­рения в архитектурно-строительную практику считают использование пяти па­раллельно расположенных чугунных полуциркульных арок пролетом около 31м при строительстве моста через р. Северн в Англии в XVIII в. Строительные ма­териалы из чугуна начинают все шире применяться в гражданской и промыш­ленной архитектуре XVIII—XIX вв. (рис. 82). Массовое применение металличе­ских строительных материалов относится к XIX в. и связано с развитием метал­лургии стали. К упомянутому веку относится строительство многих сложных инженерных сооружений с применением стальных материалов — ребристые про­фили для восьмигранной усеченной пирамиды с крестовыми связями шпиля Петропавловского собора в Санкт-Петербурге (высота 56,43 м; 1859 г.), профи­ли для конструкции в виде сомкнутого свода из четырех полуарок для купола над церковью Екатерининского дворца в Царском Селе (высота 20,33 м; 1865 г.), профили для решетчатой высотной Эйфелевой башни в Париже (высота 300 м;

1889 г.), для перекрытий сравнительно больших пространств в десятки метров, строительство висячих мостов и др. (рис. 83—85).

В современной реставрационной практике используют черные (чугун, сталь) и цветные (золото, медь'и ее сплавы, цинк, олово, мельхиор и некоторые другие сплавы, например, титановые, магниевые) металлы.

Особо следует отметить способность чугуна передавать разнообразные фи­лигранные формы (рис. 86). Русские мастера создали непревзойденные образцы художественного чугунного литья в архитектуре. Имена почти всех выдающих­ся зодчих XVIII и первой половины XIX в. связаны с работой в области худо­жественного чугунного литья.

З

Рис. 83. Конструкции из чугуна зритель­ного зала Александринского театра в Санкт-Петербурге, 1827—1832 гг. (архит. К. Росси)

Рис. 84. Схема купола церкви Екатеринин­ского дворца в Царском селе, 1863—1865 гг. (инж. Г. Паукер)

Рис. 85. Башня на Всемирной выставке 1889 г. в Париже (инж. Г. Эйфель)

олото как строительный материал встречается только в древних сооруже­ниях: им покрывались главы соборов, «золотились» украшения фасадов (рис. 87). Реже применяли медные листы (рис. 88). В интерьерах культовых по­строек золотом покрывались резные иконостасы и т.д., а в дворцовых зданиях оно применялось и в элементах прикладного и декоративного искусства.

ЬофосФСФО

Рис. 86. Схемы фрагментов кованых решеток с накладными орнаментальными деталями, Москва, XVIII в. (по B.C. Ледзинскому, А.А. Теличко, А.В. Звереву):

1 — ограда Казанского собора, 2 — ограда церкви Николы в Хамовниках, 3 — решетка церкви Косьмы и Дамиана на Б. Полянке (не сохранилась), 4 — ограда церкви Спаса на Спасской (перенесена на Н. Басманную ул., И), 5 — ограда церкви Климента на Пят­ницкой ул., 6 — решетка церкви Троицы на Арбате (не сохранилась), 7 — разъем решет­ки церкви Ивана Воина на ул. Димитрова

Рис. 87. Позолота на центральной главе Успенского собора в Коломне

Рис. 88. Покрытие шатра из медных листов в Успенском соборе (г. Коломна)

В современной реставрационной практике для позолоты применяется сусаль­ное золото, изготовляемое ручной ковкой в специальных формах. Его листы тол­щиной в несколько микрон уложены на папиросную бумагу и собраны в книж­ки (по 60 листов). При весе книжки до 2,5 г золото называется «тяжелым», а при весе до 1,5 г — «легким». Золотом одной книжки позолачивают поверхность около 0,5 м².

Для золочения наружных элементов зданий используют «тяжелое» золото, для золочения внутренних частей интерьера — исключительно «легкое».

Большое внимание при реставрации следует уделять способам отделки ли­цевой поверхности металлических материалов, в т.ч. механическому (кругами и ручными полировальниками) и электролитическому полированию, фосфатиро- ванию (обработке в растворе «мажефа» из дигидроортофосфатов марганца и железа) и оксидированию черных металлов, азотированию стали, лакокрасочным покрытиям. В результате, повышая коррозионную стойкость металлов, получа­ют требуемый декоративный эффект.