Оказывается, древесина стареет по-новому

Эти исследования касались древесины, прошедшей эксплуатацию в течение десятков и сотен лет. Например, деревянных конструкций старинных церквей. Выявлена неизвестная ранее закономерность: все свойства древесины с течением времени изменяются, но не прямо пропорционально времени, а циклично, по кривой, близкой к синусоиде.

Обнаруженные закономерности позволяют решать такие задачи, как, например, датирование возраста древесины неразрушающими методами. Пока же существующие методы датирования либо дают невысокую точность (радиоуглеродный метод), либо требуют наличия очень крупных образцов (дендрохронология), либо очень дороги (радиоуглеродный метод, совмещенный с масс-спектрометрией).

Новые методы позволяют определять год рубки древесины с точностью до 10 лет. Что это дает? Можно атрибутировать неизвестные и неопределенно датированные изделия, решать спорные задачи, распознавать подделки, определять подлинность произведений и возможный круг авторов, резко сократить временной диапазон поиска архивных документов, определять время ранее производившихся ремонтных работ, прогнозировать свойства древесины на многие годы вперед и т.д.

Теперь время обследования деревянных сооружений сократится во много раз. Так, бригада из пяти человек оценила (выборочно) состояние Преображенской церкви в Кижах за четыре года, а используя вновь полученные данные один человек сможет выполнить эту работу за три-четыре месяца, причем будут обследованы все элементы без исключения.

Общая закономерность временных изменений всех свойств древесины позволит решать в будущем и другую задачу: не проводя никаких анализов, лишь по одному-двум легкоопределяемым показателям оценивать любую нужную характеристику материала, используя график, показанный на рисунке как номограмма.

Эту задачу можно решить еще быстрее. Поскольку каждому возрасту древесины соответствует ее определенный цвет, то, зная хронологическую динамику изменения цвета, можно визуально с достаточно высокой точностью датировать древесину. После этого, обратившись к графику, можно узнать о древесине все что угодно, т.е. можно говорить о методике экспресс-диагностики памятников.

Полученные данные дают возможность выяснить, в какие периоды существования памятника с ним могут происходить какие-либо катаклизмы. Анализ показал, что отклонения памятников от вертикали, их обрушение, поражение насекомыми, грибами и даже пожары происходят преимущественно тогда, когда показатели свойств древесины принимают минимальные значения, т.е. находятся в нижней части графика, показанного на рисунке. Это означает, что памятнику далеко не всегда нужна помощь.

Если все показатели свойств древесины максимальны и находятся в верхней части синусоиды, древесина сама способна противостоять обрушениям, огню, биопоражениям и природным катастрофам. Если же прочность, жесткость, био- и огнестойкость древесины минимальны, требуется принять меры по ее укреплению и защите.

Однако для того, чтобы узнать, когда древесине требуется помощь, необходимо ее датировать. Вот почему датирование обязательно для всех деревянных конструкций. Полагают, что эти данные могут с успехом использовать службы МЧС для прогнозирования пожаростойкости деревянных сооружений.

Таким образом, оказывается, что в течение одного столетия два-три поколения людей должны заботиться только об охране и громозащите какого-либо конкретного памятника, а два-три следующих поколения людей должны принимать меры, обеспечивающие его конструктивную целостность, а также защиту от биопоражений и огня. Новые данные порождают и новую концепцию реставрации памятников деревянного зодчества.

Во многих деревянных памятниках существуют более поздние вставки, которыми в разные годы заменялись разрушенные элементы. Но материалы вставок и основы имеют сильно различающиеся коэффициенты усушки и разбухания, различные показатели жесткости, прочности и огнебиостойкости.

Это значит, что при изменении влажности среды вставки и основа изменяют свои размеры и объемы по-разному, в них возникают дополнительные и нежелательные напряжения и деформации, которые раскачивают памятник и со временем могут привести к его обрушению. Кроме того, поздние вставки потенциально опасны, т.е. они значительно хуже несут механические нагрузки, легко заполняются биоагентами и не противостоят огню.

Этих негативных явлений можно избежать, изымая из памятников вставки и заменяя их равноценным основе материалом, имеющим близкую к основе плотность и находящимся на параллельной ветви синусоиды (см. рисунок). Если древесина основы находится на восходящей ветви синусоиды, то к ней следует подбирать материал, находящийся также на восходящей ветви графика, но на 200 лет моложе.

Этот принцип справедлив и для материалов, находящихся на стадиях нисходящих ветвей синусоиды. Поскольку изменение свойств древесины на параллельных ветвях синусоиды происходит синхронно, то негативные явления будут сняты. Совершенно исключается использование для реставрации деревянных памятников вставок из современной древесины. Уже доказано, что современная и старая древесина несовместима.

Как известно, механизм старения древесины достаточно хорошо изучен, основу его составляет процесс гидролиза. Необходима разработка методов искусственного старения древесины. Это необходимо не только для восполнения утраченных фрагментов памятников.

Они дадут возможность отказаться во многих случаях от использования высокосортной древесины, так как при старении свойства разных сортов дерева выравниваются.

Подготовил Вячеслав ГИЛЕВИЧ