Причины старения настенной живописи и икон

Сохранность настенных росписей и иконостасов в памятниках культовой архитектуры зависит не только от состояния их внутреннего температурно-влажностного воздушного режима, но и от тепло-влажностного состояния ограждающих конструкций. Долговечность любого материала определяется скоростью процессов старения, которые в свою очередь зависят от природы материала и условий хранения.

Для простых объектов, изготовленных из какого-либо одного материала (ткань, дерево, кость, металл), условия хранения являются регулятором скорости химических процессов старения, протекающих на воздухе: окисления, гидролиза, полимеризации и т.д. Для настенных росписей и икон, представляющих собой более сложные объекты (многослойные и многокомпонентные системы), условия хранения становятся регулятором не только физико-химического, но и физико-механического старения.

Огромное значение для всех многокомпонентных систем, особенно на стыке материалов (нередко более существенное, чем результаты физико-химического старения), может приобретать изменение механических свойств. Изменение температуры приводит к линейным и объемным деформациям предметов, характер которых зависит от природы материалов. Серьезные повреждения и разрушение материалов могут быть вызваны понижением температуры ниже 0°С, особенно во влажной атмосфере. Все это отрицательно сказывается на прочности живописного слоя и состоянии кладки стен. С тепло-влажностным состоянием воздуха и ограждающих конструкций связаны также причины и последствия биологического разрушения материалов.

Повышение температуры приводит к ускорению химических и многих биохимических процессов, увеличивает скорость диффузионных процессов газо- и влагообмена, влияет на влагоемкость материалов. Низкая влажность вызывает усушку всех материалов живописного слоя и штукатурки, их деформацию, растрескивание. Они становятся ломкими. Повышенная влажность, как правило, ускоряет химические процессы гидролиза, деструкции материалов, выцветания красителей, обусловливает газо- и паропроницаемость гидрофильных объектов и, как следствие, оказывает косвенное влияние на скорость химических реакций. Этим определяются также границы и интенсивность биопоражения материалов. Относительная влажность, превышающая 70%, — основная причина биологических повреждений.

Физические процессы, происходящие в материале и обусловленные изменением содержания воды, ведут к изменению объема материала — его набуханию или сжатию. Скорость объемных изменений зависит от процесса движения воды в капиллярной структуре материала. Изменение влажностного состава воздуха не сказывается сразу на влагосодержании всего объекта. Это может привести к неравномерности влагосодержания в пограничных участках разных по гигроскопичности материалов, соединенных в одном объекте и, как следствие, — к неравномерному набуханию и сжатию материалов.

Такие напряжения часто приводят к наружным деформациям и оставляют следы в виде трещин, что особенно опасно для неэластичного материала. Когда разные по гигроскопичности материалы соединяются в одном и том же объекте (например, пигментный слой и штукатурка, красочный слой, левкас и доска), сжатие одного из них вызывает деформацию другого. Изменения относительной влажности ведут к разным объемным изменениям связанных между собой материалов, создавая недопустимые силы сжатия и растяжения.

Равновесная влажность в материале устанавливается в результате влагообмена между ним и воздухом, при этом количество влаги, выделяемое в единицу времени, будет равно количеству влаги, поглощенному из воздуха, то есть влажность предметов при данных атмосферных условиях практически не изменится.

Степень поглощения влаги из воздуха (сорбция) и отдача ее обратно (десорбция) определяются температурой и относительной влажностью воздуха. Следовательно, основное правило, которое должно соблюдаться, — сведение до минимума поглощения и выделения влаги, то есть достижение термо- и влагодинамического равновесия в материалах.

К числу основных объектов хранения в рассматриваемых памятниках культуры относятся настенная живопись и иконостасы, представляющие собой сложные многослойные, многокомпонентные системы.

Из всех таких систем самыми сложными для сохранения объектами являются настенные росписи, поскольку они располагаются на поверхности ограждающих и несущих конструкций, подверженных постоянному воздействию внешней среды.

Настенная живопись представляет собой комплекс различных материалов: стена (кладка и связующее), штукатурка (один или более слоев), красочный слой, выполненный в различных техниках. Каждый из этих компонентов обладает собственными механическими физико-химическими свойствами, а также способностью поглощать влагу из воздуха и отдавать ее в воздух, то есть гигроскопичностью, стремясь постоянно уравновешивать количество влаги, содержащейся в материале, с количеством влаги в окружающей среде.

Повреждения настенной живописи являются следствием неудовлетворительного температурно-влажностного режима в церковных зданиях, когда в их интерьере и стенах идут активные процессы водопоглощения и испарения, перехода влаги из одного состояния в другое. Одна из основных причин изменения с течением времени механических свойств штукатурок — сезонные колебания температуры и влажности воздуха, во время которых штукатурка попеременно то увлажняется, то высыхает. В результате миграции влаги в стене происходит перенос солей, а также нарушение внутренних связей и разрушение структуры штукатурки, что в конечном счете и приводит к понижению ее механической прочности.

Насыщение водой и высыхание штукатурок, происходящее в течение многих десятков лет, влечет за собой усталость материала от повторяющихся внутренних напряжений, в результате чего нарушаются внутренние связи и уменьшается прочность материала.

В период повышенной влажности воздуха и стены живописный слой и находящаяся под ним штукатурка сильно насыщаются влагой, набухают, увеличиваясь в объеме. При этом происходит изменение их теплопроводности, уменьшается воздухопроницаемость, понижается механическая прочность, связующее живописи размягчается или растворяется, происходят шелушение и распыление красочного слоя. Органические связующие, применяемые в настенной живописи, представляют собой белковые продукты (желток яйца, животный клей, пшеничный отвар) или полисахариды (камеди). Под влиянием повышенной влажности воздуха они подвергаются физико-химическим и биологическим изменениям, теряют первоначальные качества, становясь в этих условиях хорошей питательной средой для микроорганизмов. В результате длительного воздействия отрицательных факторов, красочный слой подвергается постепенному разрушению, которое проявляется в потере его механической прочности и утрате его сцепления (адгезии) со штукатуркой.

Разрушения настенных росписей (помимо поражения биологическими агентами) можно разделить на две группы. К первой относятся разрушения, обусловленные деструкцией и вымыванием минерального вяжущего (карбоната кальция) в стенописи и органического клеевого связующего в клеевой живописи. Это в конечном счете приводит к разрыхлению красочного слоя, утрате его связи со штукатуркой и распылению пигментов. Ко второй группе относятся разрушения, вызываемые расклинивающим действием влаги, понижающей прочность связи между штукатуркой и красочным слоем, в результате чего происходят жесткое, деформированное шелушение и отставание крупных фрагментов красочного слоя (темперная живопись). Насыщение водой вызывает не только механическое разрушение живописи, но и более сложные физико-химические процессы. Если в почве или в стенах здания концентрируются растворимые соли, например сульфаты и нитраты, то при повышенной влажности стен они перемещаются и, пройдя через штукатурку, выступают на поверхность живописи, где кристаллизуются, вызывая механическое повреждение красочного слоя.

Особенно пагубное влияние на настенную живопись оказывают резкие колебания влажности. С уменьшением влажности воздуха и испарением влаги из стен штукатурка и живописный слой пересыхают, сокращаются в объеме. Более всего страдает при этом красочный слой, который начинает деформироваться, отслаиваться от основы, осыпаться. Разрушение красочного слоя фресковой и темперно-клеевой живописи чаще всего проявляется в виде распыления пигмента и отставания от штукатурки деформированных шелушений (темпера). Часто встречаются комбинации разных видов разрушений, например, поверхностный слой имеет шелушение, а нижний — распыление пигмента, и наоборот. Подобные разрушения можно наблюдать во многих церковных зданиях, расположенных в самых различных климатических зонах. Хорошо известно также пагубное влияние на живопись замораживания, действующего быстро и разрушительно: штукатурка слабеет, разлагается и отслаивается от стены под распирающим действием воды, переходящей в твердое состояние. Большие колебания температуры — чередование замерзания стен ночью и нагревания солнцем днем — ведут к необратимому разрушению штукатурки.

Большое влияние на сохранность живописи и иконостаса оказывают не только температура и влажность воздуха, но и его движения в помещении. Большая подвижность воздуха разрушает живописный слой. При его малой подвижности могут образовываться невентилируемые зоны с застойным воздухом. При отсутствии или недостаточной вентиляции в верхних частях церковных зданий, особенно у сводов и в барабанах, скапливается воздух, насыщенный влагой, проникающей в помещение с инфильтрационным воздухом, вносимым посетителями.

На степень сохранности настенной живописи и икон влияют не только физические и химические факторы, ускоряющие процессы старения, но и биологические — поражения материалов лишайниками, водорослями, плесневыми грибами. Все они начинают активно развиваться при нарушении режимов хранения, особенно в сторону повышения относительной влажности воздуха.

Плесневые грибы чаще всего развиваются на иконах и декоре иконостаса со стороны живописи и позолоты, а также на настенных росписях. Часто причиной активизации развития плесневых грибов летом является конденсационное увлажнение стен и иконостасов, происходящее в весенний переходный период года. Грибы, как правило, поражают росписи внутри здания. Водоросли чаще развиваются на наружных поверхностях стен, а внутри — на освещенных и постоянно обводненных участках в нижних зонах стен и местах протечек.

Влагообмен между стеной и воздухом вызывает не только механическое разрушение, но и более сложные физико-химические процессы, в результате кристаллизации и повторного растворения солей, переносимых влагой, находящихся в почве или стенах растворимых сульфатов и нитратов.

Особенно опасны сплошные солеобразования: они, как правило, прочно сращиваются с живописью, и удаление их сложно и опасно для нее.

Воздух может содержать вещества, атакующие карбонат кальция: двуокись серы в присутствии влаги превращается в серную кислоту, которая, в свою очередь, превращает карбонат кальция в частично растворимый сульфат кальция.

Кислоты могут быть образованы прямо на поверхности стен, когда атмосферные газы — двуокись серы и углекислый газ — реагируют с влагой стены; в этом случае реакция может разрушить верхний живописный слой.

Влага помогает протеканию некоторых химических реакций, которые меняют состав и вследствие этого — цвет некоторых пигментов. Белая свинцовая преобразуется в черный сульфид свинца под воздействием сернистой кислоты. Некоторые медьсодержащие синие пигменты под влиянием влаги и образующейся в результате этого сернистой кислоты могут превращаться в окись меди.

Для настенной живописи опасны чрезмерный уровень освещенности или недостаток света, а также неблагоприятный спектральный состав источников света.

Лучистое тепло, например, от свечей, выделяемое длительное время около живописи, может преобразовать СаСО₃ и привести таким образом к периодическому адсорбированию влажности, что вызывает распад штукатурки и изменение тональности некоторых пигментов. Земляные желтые и зеленые становятся красными или коричневыми вследствие химического обезвоживания. Подобные изменения часто можно заметить вблизи расположения кадил, подсвечников (причем, образуется красный ореол). Встречаются они также над отопительными приборами, установленными вблизи стен — по пути восходящих потоков теплого воздуха. Иногда влажность может быть причиной обратного эффекта. Красная охра под влиянием теплового воздействия при химическом обезвоживании становится желтой, что приводит к нарушению колористических соотношений живописи.

Часто недооценивается важная для сохранности стены роль вибрации (от движения транспорта или звона колоколов). Такая вибрация может быть если не главной, то одной из причин, вызывающих отрыв штукатурки, которая отслоилась ранее. В связи с этим следует с большой осторожностью подходить к возобновлению колокольного звона в церквах, где звонницы располагаются наверху (бесстолпный тип храма «под звоны»), В храмах, где колокольного звона не было на протяжении 60-80 лет, перед его возобновлением необходимо провести обследование несущих конструкций.

Липкая копоть, образующаяся в результате горения свечей и лампадного масла, глубоко проникает в поры штукатурки и кракелюра икон, удалить ее с живописи механическим путем нельзя. При использовании жидких растворителей продукты сгорания окрашивают применяемый реставраторами состав. В результате размытая грязь еще глубже впитывается в поры штукатурки, живописный слой и левкас икон. Поэтому без потерь убрать копоть с настенной живописи, исполненной в технике фрески или темперы, практически невозможно: любое реставрационное вмешательство нарушает колористические соотношения авторской живописи. По этой же причине невозможно без потерь удалить копоть и из кракелюра на иконах.

Ветер, несущий пыль или песок, — эррозирующий фактор, который также вызывает разрушение наружных росписей. Твердые частицы пыли в известной степени действуют как абразивы и способствуют возникновению на поверхности красочного слоя многочисленных микроскопических царапин и трещин. Благодаря этому облегчается проникновение паров воды и газов в более глубокие слои.

Многие твердые частицы почвенных солей, например, хлоридов и сульфатов, заносимые в здание ветром, химически активны и гигроскопичны. Поэтому они оказывают непосредственное химическое воздействие на пигменты, а также являются центрами конденсации влаги на поверхности росписей. Другие частицы, например, продукты сгорания свечей, сажа, уголь и т.п., химически нейтральны, однако обладают способностью адсорбировать из окружающей среды агрессивные газы и пары. Из-за этого концентрация последних на поверхности красочного слоя оказывается значительно повышенной.

Икона состоит из четырех (или пяти) основных частей (слоев):

- основа-доска;

- паволока (наклеенная на доску ткань) имеется не всегда;

- грунт или левкас, приготовленный из порошка мела или алебастра, соединенного в единую массу животным клеем;

- живопись, состоящая из красочных пигментов с эмульсионным связующим (яичный желток или клей-камедь из смол фруктовых деревьев); тонкая пленка отвердевшего растительного масла (олифы или лака).

Отдельные составные элементы икон обладают различными коэффициентами линейного расширения.

Влагообмен в различных частях такого сложного объекта (на стороне с живописью, на оборотной и торцовых сторонах) не одинаков. Равновесное влагосодержание отдельных его компонентов (при одних и тех же температурно-влажностных условиях) также различно и изменяется при колебании воздушных параметров по-разному.

Живопись на досках очень чувствительна к изменению температурно-влажностных условий. При высокой температуре и сухости воздуха икона, отдавая влагу, деформируется, происходит коробление древесины и связанное с этим растрескивание, вздутие и шелушение грунта и красочного слоя. При уменьшении влажности в древесине (ниже точки насыщения волокна) начинается изменение всех ее свойств (усушка). В результате процессов, происходящих при удалении влаги из глубинных и поверхностных слоев древесины иконы, в ней возникают внутренние напряжения, приводящие к механическим повреждениям и изменениям форм иконы, вплоть до утрат отдельных деталей. Вследствие этого связь между отдельными элементами иконы нарушается, появляются трещины, вздутия и отслаивание от основы грунта и красочного слоя, сетчатый кракелюр. Большая часть разрушений приходится на участки, близкие к торцовым частям доски.

При увлажнении изменяются механические свойства древесины и ее электропроводность, она делается менее прочной; возникает опасность набухания и гниения дерева, создаются условия для развития плесени. Особенно серьезные повреждения предметов из дерева происходят при резких долговременных колебаниях температуры и влажности воздуха (сезонные колебания). Древесина реагирует на изменение влажности воздуха лишь по истечении некоторого времени; повреждения могут выявиться позже, когда вызвавшие их причины миновали. Избыточная влажность ускоряет процессы деструкции материалов, вызывает искривление и деформацию деревянных основ, размягчение и отставание от основы грунта и красочного слоя, ведет к выцветанию красителей, повышает газо- и паропроницаемость гидрофильных материалов, оказывая тем самым косвенное воздействие на скорость химических реакций. Высокая относительная влажность (превышающая 70%) — основная причина биоповреждения материалов.

Таким образом, если температура и относительная влажность в помещении постоянны, то в досках основы устанавливается некоторое влажностное равновесие, способствующее сохранности живописи. Когда же окружающая среда меняется, в основе появляются изменения — чередующиеся расширения и сжатия материалов, вызывающие в контактирующих слоях взаимные напряжения.

При превышении пороговых значений этих напряжений происходит микро- и макроразрушение слоев.

Резной декор иконостаса и деревянная скульптура также очень чувствительны к изменениям температуры и влажности воздуха.

Дата добавления: 2015-06-28