3.2.1. Фактуры облицовочного камня

В определенной степени повышению стойкости облицовочного камня способствует их поверхностная обработка с образованием при этом различных по способам получения фактур. Применение той или иной фактуры обусловливает также художественную ценность декоративной отделки, оказывая непосредственное воздействие на цветовые параметры каменного декора, приглушая или предельно выявляя его основную окраску, природный рисунок и структуру.

По технологическим признакам фактура подразделяется на ударные – грубо и мелкорельефные, получаемые обработкой лицевой поверхности камня скалывающими инструментами, и абразивные – рельефные и микрорельефные, получаемые резанием, пилением или истиранием различными абразивными материалами.

Ударная обработка позволяет образовывать на камне четкий, различной глубины рельеф, декоративный эффект и выразительность которого усиливается светотенью, создаваемой чередующимися буграми, впадинами или углублениями. В зависимости от вида инструмента и угла, под которым с его помощью производится скалывание отдельных участков или всей обрабатываемой поверхности, ударные фактуры делятся на следующие виды:

а) «скала» – с глубоким (высотой от 50 до 200 мм) и сглаженным (высотой менее 50 мм) «плоским» рельефом без следов инструмента на камне. Обработка осуществляется с помощью закольников – зубил со скошенной под острым углом только одной из плоскостей рабочей части инструмента. Подобная имитирующая естественный скол камня грубая фактура рекомендуется для твердых плотных пород – гранита, лабродорита, габбро, кварцита;

б) бугристая – с равномерным распределением бугров и впадин по всей обрабатываемой поверхности. Для образования фактур определенной высоты – крупнобугристой от 7 до 15 мм и мелкобугристой от 3 до 7 мм – используются шпунты – стальные скалывающие инструменты, рабочая часть каждого из которых имеет форму конуса, с заточкой на конце в виде четырехгранной пирамиды. Наиболее часто такой вид обработки ведется по песчаникам, плотным известнякам и туфам;

в) рифленая – с правильным чередованием параллельных, располагаемых без строгой прямолинейности, гребней и впадин глубиной от 1 до 3 мм для крупнорифленых и 0,5-0,7 мм – для мелкорифленых фактур. Рельеф выбирается троянками – инструментами, имеющими зубчатую скалывающую часть, каждый зуб которой представляет собой остроугольную четырехгранную пирамиду. В процессе пластической обработки камня троянки с крупными зубьями могут заменяться инструментами с зубьями более мелкими – рифлёвками, с помощью которых наносятся мелкие бороздки – рифли. При нанесении рифлей под разными углами образуется выразительная шероховатая фактура. Подобные виды фактур рекомендуются для пород средней твердости – известняков, песчаников, белого и серого мраморов, туфов.

Для получения гладких поверхностей используются острые зубила с прямыми или полукруглыми лезвиями – скарпели, которыми «соскабливают» шероховатую после обработки троянками плоскость камня, счищая с нее мельчайшие неровности.

Для углубления рельефа и тонкой отделки деталей применяются остроконечные пазовки.

На стадии черновой обработки каменных глыб и крупных блоков старыми мастерами каменотесного дела обычно использовались такие различные по форме, назначению и массе ручные инструменты (кувалды), как киянки, тесовики, закольники, наминки, бучарды, которыми камень обивался, обтесывался, скалывался и наминался – выравнивался после обкалывания его поверхности шпунктом. Следующая операция – чистое выравнивание плоскостей – производилась киурами, сначала более тяжелыми, затем более легкими.

Для сверления использовались ручные буры, а для расширения полученных отверстий – габаи – инструменты со сложной многогранной режущей частью.

Одной из разновидностей ударных фактур, используемых в декоративной обработке природного камня являются так называемые кованые фактуры – бороздчатая и точечная.

г) бороздчатая – с равномерно шероховатой поверхностью и прерывистыми параллельными бороздками глубиной 0,5-1 мм фактура выполняется пластинчатой бучардой – тяжелым молотком, состоящим из нескольких скрепленных друг с другом заостренных стальных пластин. Такая обработка ведется только по твердым каменным породам – гранитам, сиенитам, диоритам, габбро, базальтам, т.к. нанесение инструментом ударов в направлении перпендикулярном к декорируемой плоскости сопровождается разрушением камня на глубину до нескольких миллиметров.

д) точечная фактура характеризуется равномерно шероховатой поверхностью и точечными углублениями от 0,5 до 2 мм, образующимися на камне при его обработке крестовой бучардой, рабочая поверхность которой имеет многочисленные пирамидальные выступы. Как и бороздчатая, точечная фактура используется только для твердых пород камня.

Профилирование каменных плит или отделка их архитектурным швом-рустом образует фактуру ленточную, наиболее часто используемую в цокольных частях зданий или при выполнении декоративных поясов экстерьера.

Абразивные фактуры придают поверхности облицовочного камня различную степень гладкости и декоративности, зависящие, в основном, от зернистости шлифующего материала и совершенства режущего инструмента. Использование абразивной обработки позволяет значительно повысить сопротивляемость каменных облицовок разрушающему действию окружающей среды, поскольку при этом затираются все открытые поры, уплотняется поверхность, в связи с чем на ней не задерживается атмосферная влага.

Различают следующие виды абразивных фактур:

а) пиленая – шероховатая, неравно бороздчатая, с глубокими прерывистыми штрихами и глубиной рельефа до 2 мм.

Подобный характер поверхности получают при распиловке блоков известняка, песчаника, туфа, твердость которых по шкале Мооса не превышает 7. В качестве режущего инструмента в различные исторические периоды использовались диски из листовой меди (Древний Египет) или мягкой стали (средние века), на которые при их ручном вращении насыпался абразив – мелкий увлажненный кварцевый песок.

В настоящее время при распиловке камня используются или проволочные пилы или стальные круги, режущие кромки которых выполнены из стального или алмазного порошков, спрессованных при высоких температурах в единую массу;

б) шлифованная – легкая, равномерно шероховатая с высотой рельефа до 0,5 мм, светорассеивающая со следами инструмента или свободного абразива в зерне фактура, образующаяся в процессе обдирки грубой и тонкой шлифовки твердых и средней твердости пород камня.

Обработанная таким образом поверхность приобретает матовый вид без выявления природного рисунка материала;

в) лощеная – гладкая, со слабым блеском и выявлением естественного рисунка камня, бархатисто-матовая фактура, полученная на последнем этапе шлифования абразивными брусками и пемзой гранита, сиенита, диорита, мрамора, плотного известняка;

г) зеркальная – гладкая, полированная, с зеркальным блеском фактура, являющаяся высшим классом обработки поверхности камня.

Полирование предельно раскрывает естественный рисунок, окраску и структуру горной породы и заметно повышает атмосферо- и морозостойкость облицовки. Накатка глянца в данном случае производится различными полирующими составами и пылевидными абразивными порошками высокой твердости. Сам процесс полирования осуществляется либо вручную, либо на вращающихся со скоростью 700-900 об/мин полировальных (войлочных, матерчатых, кожаных, деревянных) кругах, поверхность которых покрывается полирующими составами.

Старые мастера использовали для полирования твердых пород камня порошок из горного хрусталя, а для обработки самого хрусталя – порошкообразный отмученный красный кирпич. Мягкие породы обрабатывались измельченным и очищенным от примесей древесным углем и другими растительными полировальными составами, содержащими оксид кремния.

В данном случае наиболее часто применялся растущий на истощенных кислых почвах полевой или лесной хвощ. Он использовался в основном для полирования предварительно прошлифованных твердых камней. При этом высушенный хвощ, чтобы не ломался, пропаривался, скручивался в жгут и этой своеобразной «мочалкой» производилось полирование.

Качество полирования повышается, если увлажненную «мочалку» периодически опускать в порошок, изготовленный из сухого хвоща.

Сухой полировальный порошок может изготавливаться также их золы сожженного хвоща, которая после тщательного измельчения успешно применяется для полирования как мягких, так и очень твердых (корунд) пород камня.

В настоящее время наиболее эффективными полирующими составами являются: алмазные пасты – смесь алмазного порошка с вазелином; универсальный порошкообразный полирующий материал – оксид алюминия (отмученный глинозем); тонкоизмельченные отмученный порошки оксида хрома, карбоната кальция (мрамора, доломита, кальцита, мела), оксида железа (крокуса), смешанного с растительным маслом, кирпича, диоксида кремния (трепела), оксида олова.

Ручное трудоемкое, но более качественное, чем машинное полирование осуществляется с помощью матерчатых и кожаных мягких тампонов, которые набиваются ватой, мочалом или тряпьем. Если же необходимо иметь тампон с жесткой поверхностью, то в кусок кожи заворачивается либо камень голыш, либо выточенные на токарном станке болванки из разных (ольха, береза, осина, тополь, бук) пород дерева, с помощью которых производится полирование твердых камней.

Для обработки отдельных криволинейных участков обычно используются куски кожи, войлока, сукна, фланели и даже бумага, поскольку она содержит в своем составе каолин, действующий при полировании как тонкий абразив.

Поскольку некоторые полирующие составы (оксид хрома и пр.), проникая в поры, изменяют естественную окраску камня, то перед полированием эти неплотности заполняют расплавленным парафином, жидким стеклом или прозрачной эпоксидной смолой, излишние пленки которых после затвердевания снимаются с поверхности скребками.

Полирование не только выявляет природный рисунок камня, но и придает изделию законченный вид.

В связи с тем, что полировка резко утемняет камень, а шлифовка осветляет, при облицовке зданий их фактурные элементы обычно располагаются в следующей очередности – в основании полированные, выше – обработанные под «скалу» и наконец – шлифованные. Такое чередование фактур придает архитектурному памятнику цельность и высокую декоративность.

Указанные разновидности поверхностной обработки для утраченных или разрушенных фрагментов облицовки подлежат воспроизведению на каменных породах соответствующих оригиналу и, по возможности, добываемых в местных карьерах с использованием при этом методов характерных для времени сооружения памятника.

Особую сложность представляет восстановление архитектурных деталей, если они изготавливались вручную, поскольку каждый из однородных элементов может иметь по рисунку и профилю индивидуальный характер.

Обязательным является определение и учет важнейших физико-механических и химических свойств, структурных особенностей и вещественного состава камня, который применялся при возведении данного сооружения.