IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Собор Александра Невского в Нижнем Новгороде поражает своей монументальностью и высотой, составляющей 87 метров - это один из самых высоких храмов России.

При строительных работах были использованы многие инженерно-технические достижения того времени. И главная инженерная особенность это то, что собор Александра Невского - единственный в мире храм без традиционного свайного основания. Также, уже в 1881 году большой центральный шатер имел металлические несущие конструкции. Они были изготовлены арзамасским мастером П. И. Цыбышевым и потребовали специальных расчетов. Металлический каркас имели и пять церковных глав, а кресты на них были вызолочены гальваническим способом [1]. Еще большее впечатление он производит, если мы осознаем, что эта громада весом 50 тысяч тонн стоит всего-навсего на деревянном плоту.

Руководил его постройкой губернский архитектор Р. Я. Килевейн, автор многих уникальных инженерных решений гражданских и церковных построек. На основании геологических исследований и собственных соображений относительно влияния колебаний уровня грунтовых вод, он принял решение отказаться от обычных свай, и предложил использовать в качестве основы храма деревянный плот, на котором покоилась сплошная плита из каменной кладки. Плита имеет толщину в 3 м, три нижних слоя плиты были выполнены и из бревен и представляли собой плот.

Плот был сделан из 1214 дубовых бревен. Такая конструкция обеспечивала равномерную осадку и долговечность фундамента, т. к. плот оказывался в огромной заполненной водой глиняной "ванне", образовавшейся под тяжестью грандиозного сооружения. Это исключало воздействие на деревянное основание собора периодического понижения уровня грунтовых вод, что при свайной конструкции вскоре привело бы к загниванию свай. С учетом свойств уникальных свойств дуба, который, находясь во влажной песчаной среде, постепенно становился мореным - приобретал прочность металла. С 1881 г. Собор Александра Невского так и стоит до наших дней своим основанием в воде.

Если коснуться истории традиций мореного дуба (или же черной древесины, как принято называть ее в узких кругах), нужно отметить, что на Руси с ним работали давно. Понятия "краснодеревщик" у нас не было, элитные изделия из дерева изготовлялись из мореного дуба и работали с ними именно чернодеревщики. Материал этот на Руси - древний. Из него делали мебель, сувениры и поделки, изделия из мореного дуба передавались по наследству [5]. Мореный дуб – является самой редкой древесиной в мире, которая является своего рода драгоценным материалом. Кубический метр этой древесины стоит в среднем 2000 долларов. У мореного дуба целых две жизни, одну из которых он проживает на земле, а вторую под водой.

В коре и древесине дуба содержится большое количество дубильных веществ − танидов, которые представляют собой аморфные полимерные вещества, точный состав и строение большинства из которых ещё не выяснены. В результате химического анализа минеральной части древесины обращает на себя внимание резкое изменение в содержании оксидов железа: в обыкновенном дубе их 3,8 %, в морёном – от 9,7 до 32,33 %. (по сути он на треть становится железным). Содержание танидов − весьма значительное. В ядре дуба их содержится 6%- 11%, в коре от 5% до 16%.

Дубильные вещества прекрасно растворимы в воде, легко окисляются. Следовательно, процесс морения – это реакция солей железа содержащихся в воде и грунте с танидом, содержащимся в дереве, при высоком давлении без доступа кислорода. В зависимости от концентрации солей железа древесина приобретает различные физические свойства и окраску. Особенно следует отметить, что при соединении с солями железа, содержащимися в воде, дубильные вещества дают тёмно-синюю окраску, в результате чего древесина находящегося в реке дуба с годами приобретает чёрный с тёмно-синим отливом и благородными седыми прожилками цвет[3].

Период процесса минерализации зависит от количественного содержания железа в растворе грунтовых вод, являющихся первичной средой для дуба. Наряду с этим существенным фактором в процессе минерализации являются фильтрационные свойства пород, содержащих ископаемую древесину, и грунтовые воды.

Находясь в условиях интенсивной циркуляции грунтовых вод, древесина дуба получает для химической реакции все новые и новые порции растворённого железа. В таких случаях незначительное содержание железа в растворе воды (на единицу объема) может компенсироваться массой воды, соприкасающейся с дубом. Поскольку дуб находится в различных гидрогеологических условиях с неодинаковой степенью минерализации грунтовых вод, процесс морёния дуба проходит по-разному: в одних случаях быстрее, а в других медленнее. Условия среды отражаются не только на процессе морёния, но и на качестве древесины. Например, в ряде случаев установлено, что древесина дуба, содержащаяся в глинистых и иловатых грунтах, ниже по своему качеству по сравнению с древесиной дуба, находящейся в песках[6].

Рис. 2 Мореный дуб

Процесс морения происходит только в текущей воде (в реках). Речная вода всегда имеет какое-то количество растворенных солей железа. Для нормального протекания реакции требуется постоянный приток раствора солей железа, что обеспечивается постоянством речного течения. В стоячей воде мореного дуба не получить. Там произойдет именно вымывание дубильных веществ, а потом и загнивание древесины с последующим разложением. Поэтому если дубовый чурбак или бревно бросить в стоячий пруд или бочку с водой, имевшаяся вначале концентрация железных солей через какое-то время снизится вплоть до практического прекращения реакции с дубильными веществами. Впрочем, в ржавой железной бочке процесс будет идти, но скорее всего только на поверхности древесины, т.к. для морения с одновременным выщелачиванием требуется непрерывная смена воды (обновление раствора), что само собой происходит в реках, откуда вытаскивают мореный дуб.

В грунте происходят иногда (в зависимости от конкретного места и типа грунта) те же процессы, что и в реке. В плотных сухих грунтах сваи не нужны. А в топких, заболоченных, с высоким уровнем грунтовых вод сваи находятся постоянно в воде, которая под землей всегда находится в движении, так же, как и в реке. Поэтому морение происходит и там. Но только при условии, что древесина постоянно увлажнена. Если из-за сезонных колебаний уровня грунтовых вод она попеременно то увлажняется, то высыхает, вместо морения начинается гниение.Гнилостные процессы бывают аэробные и анаэробные. В присутствии кислорода воздуха разложение органики происходит с участием одних видов микроорганизмов, без воздуха — других. Причем анаэробным процессам свойственно именно загнивание с характерным выделением дурнопахнущих газов и их смесей (аммиака, сероводорода и т.п.).

Таким образом, грунтовые воды являются одним из главных агентов в ходе процесса минерализации древесины. Пойменные отложения, способные накапливать гравитационную воду, такие, как пески, супеси и, в меньшей мере, легкие суглинки, насыщены грунтовыми водами и представляют собой один сплошной водоносный горизонт. Грунтовые воды находятся в состоянии движения, образуют общий поток с направлением к руслу реки. В береговой зоне, в связи с влиянием дренажа, скорость потока выше, чем в местах удаленных от береговых уступов.

Во влажном состоянии древесина морёного дуба вязкая, мягкая, хорошо режется. При высыхании становится твердой, с трудом поддается обработке. По прочности древесину мореного дуба сравнивают с железом. Изделия из этой древесины долговечны и износостойки. Несомненным достоинством древесины является натуральность. Созданный без красителей и прочих химических средств, этот материал на 100% является экологически чистым.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Давыдов А.И. К истории проектирования собора Александра Невского на Нижегородской ярмарке (источниковедческий аспект / А.И. Давыдов // Лествица : Материалы научной конференции по проблемам источниковедения и историографии памяти профессора В.П. Макарихина. - Н. Новгород, 2005. - С. 292-307.

2. Виноградов В.И. Иллюстрированный путеводитель по Нижнему Новгороду и ярмарке / В.И. Виноградов. - М. : Типография Высочайше утвержденного Т-ва И.Д. Сытина, 1896. - 90 с.

3. Журнал «Лесной Эксперт». №20 ноября 2004г.

4. Журнал «ЛесПромИнформ». №7(29)2005г.

5. Журнал «ЛесПромИнформ». №2(36) 2006г.

6. Журнал « WOODWORKING NEWS» №2(50) февраль 2005г.

7. Агафонова И.С. Собор Александра Невского в городе Горьком - памятник архитектуры второй половины ХIХ века / И.С. Агафонова, А.И. Давыдов // Памятники археологии и этнографии Верхнего Поволжья. - Горький, 1989. - С. 53-65 .

Код для цитирования: Скопировать