Внешняя облицовка к тому же повышает сохранность и долговечность строений. Стены при этом можно не ремонтировать десятилетиями. Погодоустойчиво'сть камня имеет очень большое значение при облицовке зданий. Ее определяют в специальных холодильниках путем многократного замораживания и оттаивания горной породы.
В 18 веке, когда не было специальных морозильных камер для испытания камня, «Краткое руководство к гражданской архитектуре» рекомендовало выдерживать известняк несколько зимних месяцев на воздухе. Если поверхность камня не растрескается, значит, он годится к употреблению. Рекомендовалось также погрузить камни на два-три дня в воду. Если вес увеличивался незначительно, то они считались пригодными для строения. Не принимались камни, которые от стужи «потеют», потому что от них стены мокнут и «людям весьма вредно». Испытывали известняк и в огне. Если камень не распадался на части и в известь не превращался, то шел для кладки стен. И, наконец, испытание на прочность ударом молота. Камень должен издавать «звон высокий» и на слои не разлетаться.
Мы привыкли говорить, что камни вечны. Из них воздвигают памятники и строят города. Однако минералы, из которых состоят камни, устойчивы лишь при определенных температурах, давлении, составе окружающей среды. С изменением условий изменяется камень, так как разрушаются его минералы.
Промышленные предприятия, тепловые электростанции, автомобильный транспорт городов выбрасывают в атмосферу различные химические вещества, губительные для белокаменной кладки и скульптуры. Особенно страшны для известняка, да и для кирпича и всех других камней выбросы серы. Смешиваясь с углекислым газом воздуха и влагой, сера превращается в серную кислоту и тогда в виде кислых дождей, туманов и снега несет гибель памятникам. Кислые дожди, представляющие собой слабые растворы серной, сернистой, угольной, азотной кислот, задерживаясь на поверхностях стен, деталей зданий, разрушают стенки пор камня. Поверхность камня становится бугристой, а иногда и гладкой. Она темнеет, твердеет, образуется корочка, называемая пленкой выветривания. Толщина ее колеблется от 0,1 до 2, а иногда и более миллиметров. Химический состав пленки отличается от состава камня. В пленке содержатся чужеродные примеси, которые наносит дождь, снег, ветер. Состав их различен в зависимости от места нахождения здания. Вблизи промышленных предприятий больше сернокислых соединений. Там, где гуляют пыльные бураны, — больше кварца, глины.
До определенного момента такая гипсово-кварцево-кальцитовая пленка, или корочка, как бы защищает поверхность камня от дальнейшего разрушения. Но наступает время, когда загрязнение атмосферы усиливается. При воздействии серной кислоты углекислый кальций превращается в гипс, объем которого больше объема исходного углекислого кальция. В корочке в отдельных местах образуются каверны, или углубления, заполненные мучнистой массой гипса. Постепенно каверны сливаются, камень становится рыхлым, мучнистым. В иных местах от корочки отваливаются обломки. Памятникам грозит гибель, они срочно нуждаются в лечении.
Есть у камня и другие недруги. Часто во влажной среде на стенах появляются бурые, желтые, серые и черные пятна. Они образуются от появления на камне микроскопических лишаев. Развиваясь, они делают поверхность камня неровной и рыхлой.
Разрушают камень и мхи. Они действуют двояко: механически — расширяя трещины камня корнями, как клиньями, и химически — выделяя кислоты: щавелевую, гуминовую, углекислоту.
Еще строители древности заметили, что спасает жизнь известняка, кроме технических устройств по отводу дождя и снега, известковая обмазка. Тогда поверхность здания становится гладкой и влаге негде задерживаться, ей труднее выполнять свою коварную роль. Но обмазка применима не везде. Не станешь ведь замазывать резные узоры. В таких случаях использовали побелку известью. Время от времени эту процедуру приходилось повторять.
В Древнем Риме пользовались составом из снятого коровьего молока и извести. Этой полужидкой массой покрывали мрамор. Почти прозрачное покрытие легко удалить и нанести заново. Оно прекрасно защищало скульптуру от погодных влияний.
В России в XVIII веке для сохранения каменной кладки применяли специальные составы — фирнисы. Их готовили из смол, добываемых из стволов слив, вишен, можжевельника и других пород дерева. Покрытые фирнисами поверхности приобретали чрезвычайную прочность. На них не действовали ни жара, ни холод, ни огонь, ни сырость.
Есть еще один очень древний способ защиты камня. Им пользовались древние египтяне и греки для сохранения мрамора от разрушения. Они покрывали поверхности скульптур и архитектурных сооружений смесью горячего пчелиного воска с маслом. Такой способ консервации памятников называют ганозисом. Изделия, покрытые восковым лаком, прекрасно сохранились в течение многих столетий и блестят как новые. Технология и рецептура лака ганозиса были утрачены очень давно, и вот теперь советские художники, отец и дочь Василий Вениаминович и Татьяна Васильевна Хвостенко сумели восстановить их.
Пчелиный воск — основа ганозиса — пластичен, мягок, прочен и стоек, он не пропускает воду, не гниет, его химический состав не изменяется под действием температур, солнечной радиации. Он плотно приклеивается к поверхности и надежно защищает ее от вредных воздействий. Ганозисом можно покрывать любые памятники: из гранита, известняка, кирпича, железобетона и других материалов. Ганозис несложно приготовить, он дешев и экономичен в работе. На обработку одного квадратного метра поверхности мрамора требуется около 7 граммов ганозиса.
Несколько лет назад ганозисом покрыли гранитный постамент памятника М. Горькому на площади Белорусского вокзала, памятник хирургу Н. И. Пирогову и могилу Неизвестного солдата у Кремлевской стены.
Ученые считают, что ганозис является одним из самых перспективных защитных составов, который поможет на века сохранить памятники истории и культуры.
КАМЕННОЕ МНОГОЦВЕТЬЕ
Вряд ли найдется человек, который ни разу в своей жизни не споткнулся о булыжник. Этот камень можно встретить практически везде. Он кажется нам вечным, не подвластным времени: приходи к булыжнику и большому валуну через год, через два и даже через несколько десятилетий — все без изменений, разве что с теневой стороны покроется мхом или лишайником. Такое впечатление, что камень никогда не изменится.
А между тем он рождается, живет долгой, в сотни миллионов лет, жизнью и умирает. Нам трудно представить, что когда-то булыжник был жидкой раскаленной магмой в чреве Земли, которая бурлит и перемешивается там при температуре свыше 1500 °C и давлении в 10 тысяч атмосфер. Перемещаясь ближе к земной коре, магма постепенно остывает и густеет. Молекулы и атомы различных элементов сближаются все больше и больше, пока наконец некоторые из них не схватываются межмолекулярными силами притяжения и не останавливаются в удобных устойчивых позициях. Происходит кристаллизация. Некоторые соединения раньше других переходят в твердое состояние, они плавают в вязкой тягучей массе магмы, обволакиваются другими и так до тех пор, пока весь расплав не застывает, превратившись в кристаллические граниты, лабрадориты, сиениты и другие зернистые породы, которые приходится добывать из-под значительного слоя почвы.
Иногда расплавленные массы врывались в осадочные породы Земли и, медленно остывая и кристаллизуясь, выходили на поверхность застывшими складками глубинных горных пород. Такие жилы застывших гранитов встречаются на берегах Белого, Балтийского, северного морей и в иных местах планеты.
Магма изливается на земную поверхность и в виде лавы вулканов. Остывание ее происходит намного быстрее, чем в недрах Земли, и она не успевает превратиться в кристаллы. При этом часть магмы затвердеет в виде вулканического стекла, а часть образует такие горные породы, как базальты и вулканические туфы.