Среди синтетических материалов с высокой клеящей способностью для укрепления живописного слоя известны акриловые полимеры (сополимеры метакрилата с метилметакрилатом Paraloid В-72, бутилметакрилата с метакриловой кислотой ПБМА и БМК-5, а также сополимеры винилацетата с этиленом: СВЕД, СЭВ и др.), применяемые в виде дисперсий или растворов [8–11].
К пленкообразующим консолидантам предъявляется обязательное требование формировать тонкую перфорированную паропроницаемую пленку.
Кроме того, к материалам, осуществляющим укрепление в тонком слое, можно отнести и некоторые неорганические вещества, которые в процессе кристаллизации восполняют когезионную связь между частицами красочного слоя и верхней части штукатурного грунта.
В зарубежной практике в настоящее время при реставрации фресок и настенной темперно-клеевой живописи с большими утратами связующего отдается предпочтение использованию методов укрепления красочного слоя и верхней части штукатурного основания составами на основе минеральных вяжущих веществ (растворы гидрата окиси бария, гашеной извести в различных сочетаниях) [12, 13].
Укрепление настенной живописи с применением минеральных вяжущих веществ представляет большой интерес, т. к. в этом случае происходит укрепление поверхности штукатурного грунта и восстановление его адгезии к красочному слою в результате образования скрытокристаллического кальцита или барита. Поэтому остановимся на них подробнее.
1. Состав на основе гидроокиси бария
Согласно методике, предложенной итальянскими исследователями, гидрат окиси бария для укрепления живописи применяется в сочетании с раствором карбоната аммония.
«Бариевый» метод был предложен во Флоренции в 1966 г. для уменьшения сульфатизации и укрепления известковых штукатурок с живописью ХVIII в. и использовался в Тоскании на протяжении 20 лет [13, 14]. В результате взаимодействия данных химических соединений происходит образование карбоната кальция (СаСО3), нерастворимых в воде сульфата и карбоната бария (ВаSO4, ВаСО3), при кристаллизации которых укрепляется верхний штукатурной слой с живописью.
Укрепление осуществляется в два этапа. В начале штукатурка с красочным слоем обрабатывается насыщенным раствором карбоната аммония (NH4)2CO3, который переводит кристаллы гипса в карбонат кальция и растворимый сульфат аммония. При этом во время обработки поверхности грунта гидратом окиси бария происходит перевод оставшихся растворимых сульфатов в инертное нерастворимое состояние – сульфат бария. Укрепление разрушенной микроструктуры красочного слоя и штукатурной основы происходит за счет постепенной карбонизации оставшегося избытка гидроокиси бария в результате реакции с углекислым газом воздуха. Укрепляющий эффект консолиданта постепенно уменьшается от поверхности к основанию.
При проведении работ этим методом необходимо учитывать адсорбционную способность штукатурной основы, техники живописи (например, наличие органического связующего в красочном слое) и присутствие органических адгезивов и консолидантов от предыдущих реставраций.
Исследования показали, что обработка поверхности штукатурного грунта с красочным слоем данным составом не изменяет оптические характеристики живописного слоя и цвета пигментов.
После укрепления «бариевым методом» возможно проведение повторной реставрации с использованием любых консолидантов и адгезивов в виде водных дисперсий или растворов полимеров в органических растворителях.
Метод применим также для укрепления фрагментов настенной живописи, подклеенных на новое основание известково-казеиновым раствором.
Недостатком метода является то, что соли, разрушающие красочный слой, помимо сульфатов могут содержать хлориды и др. водорастворимые соединения, которые остаются в красочном слое.
Кроме того, необходимо высушивание стен и штукатурки до определенного уровня влажности.
Имеется еще ряд других ограничений, определяющих достаточно узкую область применения данного метода.
2. Состав на основе известковой воды
Разработан в Дании для укрепления мелящего живописного слоя фрески толщиной менее 1 мм [15].
Поверхность фрески обрабатывается составом с помощью пульверизатора с таким интервалом, чтобы не допустить высыхания поверхности до следующей обработки. Укрепление рекомендуется проводить при температурах 17–20°С и 75 % влажности окружающей среды. Глубина проникновения состава в живописный слой не превышает 2 мм.
Укрепление красочного слоя достигается в результате кристаллизации гидрата окиси кальция, Са(ОН)2, введенного с известковой водой, с последующим образованием в процессе карбонизации субмикрокристаллического кальцита, который скрепляет частицы пигмента между собой и укрепляет их на грунте. Из-за низкой растворимости в воде гидроокиси кальция Са(ОН)2 (1700 мг/л при 20оС) и углекислого газа воздуха СО2 (3,48 г/л при 20оC) процесс карбонизации извести в красочном слое протекает очень медленно.
Укрепляющая структурная сетка из кристалликов кальцита (СаСО3) образуется через 80 дней после обработки известковой водой.
Укрепление мелящего красочного слоя происходит при насыщении деструктированной поверхности известью: 60–70 г извести на 1 м2 поверхности красочного слоя (при расходе 27–39 л/м2 известковой воды).
Недостатки метода:
1. Значительные объемы жидкости, используемые для обработки, могут вызвать повреждение плохо связанного красочного слоя и его биопоражение, оказать разрушающее действие на пигменты и органическое связующее (из-за высокой щелочности состава);
2. Известковая вода должна вводиться так, чтобы не произошло смещения частиц пигмента в красочном слое;
3. Известковую воду не рекомендуется использовать для укрепления красочного слоя при высоких концентрациях водорастворимых солей в красочном слое и штукатурном грунте.
С помощью известковой воды была укреплена настенная живопись на тонком известковом грунте в церквях Avnso в западной части Зилэнд Датского полуострова и Nibe (Сев. Ютландия) [15, 16]. В этом случае присутствовали все необходимые условия для успешного применения метода: низкое содержание солей в штукатурке (менее 0,05 моль/кг); отсутствие органического связующего в красочном слое и наличие высокой адсорбирующей способности укрепляемого материала (известково-песчаная штукатурка и кирпичная кладка).
Метод используется для укрепления красочного слоя настенной живописи в Дании на протяжении многих лет.
Состав не получил применения в других странах из-за опасности сквозного намокания поврежденного участка настенной росписи и ряда технологических особенностей метода.
Однако следует отметить, что при использовании известкового молока или насыщенного раствора гидроокиси бария для укрепления красочного слоя может изменяться тональность и происходить высветление живописного слоя.
3. Состав на основе извести и органического растворителя
Состав на основе известкового теста (55 % влажности) в алифатических спиртах был разработан в конце 2000-х гг. для предварительного укрепления фрески и настенной живописи, написанной в смешанной технике, перед последующей расчисткой от загрязнений и солей [17]. Состав стабилен, и через 16 часов после приготовления в объеме остается 86 % извести.
Обработка поверхности живописного слоя составом обеспечивает хорошее прочное укрепление без образования белой вуали кальцита СаСО3 на поверхности живописного слоя.
Согласно данным натурных испытаний, эффект укрепления проявляется в интервале от 3 до 11 недель с момента обработки составом живописного слоя.
Этот материал был успешно опробован при укреплении настенной темперной живописи с практически утраченным органическим связующим в церкви Santa Maria Novella во Флоренции [17].
Состав пока не получил широкого применения в реставрационной практике в других странах.
В дополнение к сказанному нужно сказать, что эффект укрепления настенной живописи с помощью этого метода может быть еще выше при использовании правильно приготовленного известкового теста, т. к. известно, что свойства известкового теста определяются временем выдержки.
Так, известно, что оптимальное время выдержки известкового теста (45–50 мм по расплыву конуса Аз НИИ) соответствует 2 годам, а водо-твердое соотношение известкового теста (1:1) обеспечивает наилучшие эксплуатационные свойства.
Изучение изменения физических свойств гидратированной извести, проведенное французскими исследователями, показало, что при длительной выдержке извести под водой в виде теста происходит изменение морфологии образующихся при кристаллизации кристаллов портландита, которые и обеспечивают впоследствии более высокую скорость карбонизации выдержанной извести и, соответственно, более высокую прочность [18].