Работы по окраске Эйфелевой башни

Строительство Эйфелевой башни, начатое в начале 1887 г. и законченное в конце марта 1889 г., представляет собой настоящий технический подвиг. Ho очень часто забывают о том, что этот каркас из железа и стали и главным образом из железа, подверженный воздействию загрязненной атмосферы крупного промышленного города, требовал очень серьезного ухода, без которого ржавчиной было бы быстро испорчено немалое число заклепок (250000) и металлических деталей (12 000), представляющих вместе около 7 000 т.

Разработка системы защитных красочных составов имеет капитальное значение для Эйфелевой башни ввиду небольшого объема составляющих ее элементов и, в частности, их малой толщины, очень суровых атмосферных условий, которым они подвержены и выдерживаемых ими механических деформаций. Каждая из частей (раскосы и вспомогательные детали) имеют легкий доступ: можно, таким образом, предусматривать регулярные осмотры, чтобы заметить начало ржавления и устранить его немедленно,

Грунтовые слои краски

С самого начала строительства первых элементов башни с особой тщательностью осуществлялся уход за железом балок. В качестве грунтовки была нанесена масляная краска на “железном сурике”; во время монтажа производилось также покрытие заклепок и поверхностей, повреждений в результате подъемных работ.

Грунтовочный слой был покрыт двумя другими слоями краски, содержащей 42 % “железного сурика венецианского красного цвета”, 35 % сырого льняного масла и 23 % вареного льняного масла.

Льняное масло поступало с севера Франции осветленным, очищенным от всяких примесей минеральных масел, кислот, смол и других веществ. Сурик надо было очищать от всех посторонних примесей. С помощью химических испытаний удостоверялись в абсолютной чистоте материалов.

С 15 марта по 1 мая 1889 г. осуществлялось покрытие всех внутренних и наружных поверхностей железных и чугунных элементов четвертым слоем очень густой лаковой краски, поставлявшейся компанией новых растительных смол и лаков. Цвета были коричневокрасного оттенка, в зависимости от образца, оттенок менялся от подошвы к основанию с ослаблением тонов, принимая наиболее темные цвета для нижней части.

В 1892 г. сочли целесообразным приступить к ремонту покрытия. Компания Эйфелевой башни заключила контракт с фирмой Ривьер на очистку оксидированных участков, на покрытие этих участков одним слоем масляной краски на свинцовом сурике, химическую промывку и общую очистку остальных участков и покрытие общим слоем краски на льняной олифе со свинцовыми белилами и желтой охрой.

В 1899 г. по случаю новой выставки решили заново покрасить башню, чтобы придать ей более приятный вид, и нанесли два слоя специальной краски с пятью ослабевающими оттенками от темного желто-оранжевого в основании до светло-желтого цвета на вершине.

После запрещения использования свинцовых белил, по крайней мере, во Франции, в 1907 г. было решено нанести общий слой жирной краски на окиси слюдяного железа. Эта краска обеспечивала надежную защиту до 1914 г.

В 1914 г. война прервала работы по нанесению нового слоя той же краски, которые были возобновлены и завершены лишь в 1917 г. Семь лет спустя, в 1924 г., снова обратились к тому же типу жирных красок, причем покрытие ржавых участков выполнялось красно-коричневой краской, а общее покрытие желто-коричневой.

В 1939 и 1947 гг. были произведены одинаковые ремонтные работы, при этом были выполнены следующие детальные операции:

- зачистка щеткой покрытых пылью поверхностей;

- очистка ржавых поверхностей от жира и масла;

- очистка с помощью молотка оксидированных участков;

- зачистка металлической щеткой очищенных таким образом участков;

- грунтование очищенных участков;

- нанесение общего отделочного слоя краски.

Для такой работы потребовалось около 50 т краски и 25 000 чел.-ч.

Работы производились без строительных лесов: наружные поверхности площадок и раскосов и в основном все вертикальные участки обрабатывались рабочими, находившимися в люльке, закрепленной крючком к узловатой веревке. Рабочие имели пояса безопасности с карабином, привязанные к веревке безопасности, прикрепленной к стальной конструкции. На выступающих частях были использованы просто доски, крепившиеся к круглякам, прикрепленных к каркасу с помощью скоб.

В 1954 г. было выполнено грунтование двумя слоями краски на льняном масле со свинцовым суриком и одним слоем на льняном масле с железным суриком и основным свинцовым кроном красно-коричневого цвета.

В 1961 г, выполнялись такие же работы, что и в 1954 г, за исключением того, что краска для отделочного слоя, который еще существует в настоящее время, содержит в своем связующем, 15 ч. жирного масла (льняное и тунговое масло).

В 1968 г. техническими требованиями было предусмотрено нанесение двух слоев грунтовки ржавых участков краской на сыром льняном масле со свинцовым суриком и общего отделочного слоя краской на жирных маслах (льняное масло и тунговое масло: 92...92 % связующего) и на алкидной смоле (6...8 %) на основе цинковых белил с небольшим содержанием свинца или без него, основного силико-хромата свинца и искусственных коричневых, желтых и (или) красных оксидов железа красно-коричневого цвета с оттенком, ослабляющимся от подошвы к вершине башни.

Для операции 1968 г. были заключены новые соглашения и технические требования, принятые подрядной фирмой, содержащие специальные условия.

Гарантия продолжительности действия эффективности защиты и сохранения первоначального эстетического эффекта красок принята равной семи годам, считая со дня завершения работ.

Эта гарантия поясняется следующим образом: в течение этого периода компания обязуется выполнять за свой счет, безотлагательно по первому требованию Компании Эйфелевой башни, после установления необходимости в частичном ремонте красок арбитром-экспертом, назначаемым с общего согласия обеих сторон, эти ремонтные работы согласно смете, установленной вышеуказанным арбитром-экспертом. Условлено, что частичные ремонтные работы могут быть необходимыми лишь в том случае, если на участках поверхности не мене 50 дм2 возникнут нарушения в виде пятен ржавчины под краской и сквозных проколов ржавчины, превышающие по размерам те, которые указаны на контрольном снимке европейской шкалы степеней коррозии для антикоррозионной краски.

Работы по общему ремонту красочных покрытий железных и стальных поверхностей башни должны включать в себя:

1) механическую очистку всех поверхностей, на которых металл окислен, и всех тех, на которых, хотя еще нет видимого окисления, старые красочные пленки теряют сцепление из-за глубокого растрескивания с последующим отслоением или из-за вздутия; эти поверхности должны быть очищены до металлического блеска с помощью шаберов и металлических щеток, а также игольчатых пистолетов, с устранением, в случае необходимости, глубоких ржавых язвочек, с помощью обстукивания, и с тщательным отсасыванием пыли;

2) нанесение на все поверхности, очищенные до металлического блеска, грунтовки в два слоя краски на сыром льняном масле, на чистом свинцовом сурике, различных цветов;

3) щелочная промывка с последующей промывкой чистой водой всех поверхностей, покрытых пылью или жировыми веществами (масло и обмазка лифтов);

4) нанесение на все железные и стальные поверхности башни общего слоя краски, состав которой утвержден Компанией Эйфелевой башни.

Кроме того, категорически оговаривается, что нанесение двух грунтовочных слоев и общего слоя отделочной краски должно выполняться исключительно ручной плоской кистью, так как использование круглых кистей запрещено.

Поставка лакокрасочных материалов

Краски поставляются в бидонах весом 25 кг, запломбированных до момента их использования и снабженных заводским свидетельством.

При каждой поставляемой партии Компании Эйфелевой башни передается бюллетень поставки.

В конце каждой рабочей недели подрядная компания должна составлять ведомость поставок и передавать две копии ее Компании Эйфелевой башни. Подрядчик поставлял также летучие элементы (растворители, разбавители) лишь исключительно по требованию Компании Эйфелевой башни: это означает, что краски любого характера должны использоваться нормально без каких-либо добавок, причем использование компонентов взвешенной среды может иметь место лишь по исключительному разрешению Компании Эйфелевой башни.

Результаты ремонтных работ по красочным покрытиям башни будут подлежать периодическим проверкам, которые будут иметь место, в принципе, на определенных ниже условиях сроков:

- со дня окончания работ: через 3 мес, через б мес, через 1 г., 2 г., 3 г., 4 г., 54 мес, 5 лет, 70 мес, через 6 лет, 78 мес, через 7 лет.

Проблема цвета

В том же 1968 г. перед общественностью встала проблема цвета башни: и действительно, Комиссия по благоустройству города Парижа считала, что преобладающий красновато-коричневый цвет плохо сочетался со средним цветом парижского неба и что надо было выбрать другой цвет. Бледный голубоватосерый цвет, предложенный некоторыми известными людьми, не был принят в основном по причинам технического характера, а во вторую очередь, и по эстетическим причинам.

Причины эстетического порядка: прозрачность и переходы оттенков, которых следует опасаться, может быть, в ближайшем будущем и наверняка через некоторое время, с чем трудно было бы согласиться на массе высотой 300 м.

Причины технического порядка: состав со слишком большим содержанием окиси цинка, образующий ломкую и растрескивающуюся пленку, несовместимую с пластичностью уже нанесенного покрытия, в результате чего — неравномерная и недостаточная защита;

- цвет, несовместимый с применением достаточно большого количества ингибитора коррозии (пигмента оранжевого цвета).

Независимо от этих соображений наибольшей трудностью для осуществления светло-серого цвета является проблема покрытия по существующему в настоящее время основанию. Следовало бы обязательно нанести два слоя краски, в то время как предусмотрен был лишь один слой.

He следует забывать, что существующее многослойное покрытие, защищающее железные и стальные поверхности башни, содержит не более 34 наложенных одна на другую пленок, что дает, если принять начальную толщину в 50 мкм для каждой пленки, общую толщину не более 1700 мкм и не менее 600 мкм, причем средняя толщина, измеренная на эксплуатируемых покрытиях, составляет как раз 800-1000 мкм. На образце покрытия видно, что с такой гибкостью можно проводить показательные испытания на гибкость эмпирическим методом, так называемым методом цилиндрической оправы.

Эксплуатируемые в настоящее время многослойные покрытия, которые всегда содержали краски на жирных олифах (льняное масло, прежде всего, смеси льняного и тунгового масел потом), обладают прекрасной адгезией и гибкостью, и речи не должно быть о том, чтобы отойти от основного принципа, соблюдаемого в течение более 70 лет и объясняющего нам причину, по которой железные и стальные конструкции Эйфелевой башни находятся в настоящее время в прекрасном состоянии.

Кроме того, не существует голубого пигмента, способного показать удовлетворительный результат в составе отделочной краски: следует отбросить ультрамарин (который может содержать свободную серу), берлинскую лазурь (которая имеет плохие показатели при работе на наружных поверхностях) и органические синие составы (голубой фталоцианин, голубой индантрен); остается кобальтовая синь, стоимость которой высока и которая, впрочем, не лишена недостатков.

Следует подчеркнуть, что текст технических требований, который был направлен возможным поставщиком лакокрасочных материалов в декабре 1967 г., содержит статью о гарантии продолжительности работы покрытия, рассматриваемого в целом, и об эффективности защиты от коррозии и сохранности первоначального эстетического эффекта. Для этих работ в 1968 г., впервые в истории башни, рассматриваемые гарантии предусмотрены не на шесть лет, как раньше (во время двух последних окрасочных работ), а на семь.

В конечном счете, после рассмотрения широкого набора новых цветов серых оттенков был выбран серо-бежевый цвет: тот, который в настоящее время можно видеть на башне.

Нарушения красок

В результате проведения различных проверок во время сезона 1968-1969 гг. согласно условиям технических требований, которые показали нормальную работу в течение первых 54 мес, в конце ноября 1974 г. (т. е. через пять лет) был составлен отчет, основные моменты которого следующие.

Общее поведение покрытий кажется удовлетворительным. Однако следует отметить, что старение происходит больше на уровне третьего этажа, ввиду большей продолжительности воздействия внешней среды (шесть лет) и более суровых атмосферных условий. На этом участке кажется необходимым проведение будущей весной профилактических работ по нанесению красок на еще достаточно прочное основание. Если бы надо было подождать еще один год (значит, две зимы) для перекраски, то состояние покрытий потребовало бы, несомненно, более тщательной подготовки поверхности и большего числа неокрашиваемых участков.

Состояние же покрытий на первом и втором этажах еще очень приемлемо, и стойкость покрытий к атмосферным воздействиям значительно лучше, чем это отмечалось во время предыдущего сезона, в частности, на головках заклепок, защищенных надежным образом.

Следовательно, работы, выполненные в 1975 г., имели целью усиление защиты.

Этот удивительный строитель, каким был Г.Эйфель, правильно предвидел, что если железные конструкции башни будут подвергаться серьезной коррозии, в частности, в ее нижних частях, то коэффициент запаса (нынешнее значение которого, кажется, составляет порядка 2,5 относительно разрывной прочности, без учета динамических напряжений) будет опасным образом уменьшен. В своей работе “Башня в триста метров” он писал, что трудно переоценить тот принцип, по которому окраска является основным элементом в проектировании металлической конструкции и что тщательное исполнение ее является единственной гарантией ее срока службы.

Фактически покрытия Эйфелевой башни больше и быстрее портятся в верхних частях, чем в нижних, которые являются жизненно важными частями; кажется, что это объясняется двумя главными причинами:

- верхние части оказываются чаще, чем нижние, окутанными туманом;

- нижние части больше, чем верхние, подвержены атмосферным загрязнениям Парижа (всякого рода пыль, дым от отопления соседних домов, выхлопные газы автомобилей), но эти загрязнения быстро удаляются довольно активной естественной вентиляцией, благодаря расположению башни на открытом месте на оси Дворец Шайо — Военная школа, часто продуваемом сильными ветрами.

Впрочем, конструкция Эйфелевой башни особенно страдает, что является нормальным, в плохо проветриваемых местах, где дольше всего остается конденсационная влага, которая оказывает медленное гидролизное воздействие на пленки маслянистых красок, преждевременно их размягчая.

Состояние поверхности башни

Следует еще подчеркнуть то, что не все конструктивные элементы Эйфелевой башни имеют одинаковое значение с точки зрения выдерживания ими механических усилий: уделяется особое внимание защите от коррозии раскосов, жизненно важные элементы, роль которых нельзя сравнить с ролью вспомогательных решетчатых балок, и которые требуют тщательного ухода, в частности, в местах соединения их между собой и врезки их в пол первого этажа.

Основными причинами прекрасного состояния металлических элементов Эйфелевой башни являются следующие:

1) Эйфелева башня была сооружена не из стали, а из пудлингового железа с содержанием углерода около 0,02 % и с высоким содержанием фосфора (0,440 % на некоторых уголках) и кремния (0,22 % на некоторых уголках), которое является намного менее чувствительным к электрохимической коррозии, чем сталь.

Из исследований следует, что первоначально установленные листы, уголки и заклепки имеют лишь поверхностное окисление без следа интергранулярной коррозии;

2) лакокрасочные покрытия Эйфелевой башни подвергались тщательному уходу и тщательно возобновлялись через каждые семь лет, т. е. в относительно ускоренном ритме; мы под этим понимаем то, что, с учетом своевременного проведения текущих ремонтов, затрагивающих, впрочем, лишь небольшие участки, периодичность окрасочных работ всегда позволяла избежать такого состояния коррозии, при котором старые пленки бывают полностью нарушены на более чем 5...10 % их поверхности.

Скажем также, что швы основных стыков были заделаны с помощью жирной мастики на сурике, причем предварительно контактные поверхности были очищены “до бела” и на некоторых стыках, наиболее подверженных атмосферным воздействиям, были наложены уплотнительные шнуры из синтетических эластомеров.

Несмотря на то, что до настоящего времени Компания Эйфелевой башни использовала обычный способ защиты от коррозии с помощью красок на олифах, ей не безызвестен тот интерес, который могут представлять связующие на основе синтетических смол.

Она регулярно проходит опробования в практических условиях разнообразных типов многослойных защитных систем, используя одновременно пленкообразующие материалы и ингибиторы коррозии, которые еще не используются широко, но которые можно рассматривать как способные вызвать интерес в будущем.

Экономический аспект

Заботы о тщательном уходе, которые остаются единственной гарантией сохранности металлической конструкции масштаба Эйфелевой башни и вытекающие отсюда значительные затраты, постоянно удерживают на повестке дня вопрос о долговечности и надежности защиты выбираемых красок.

Поэтому необходимо искать новые составы, которые могут дать, если не идеальное решение, то, по крайней мере, максимум надежности.

К этой проблеме, относящейся к качеству используемых составов, можно добавить другую, не уступающую ей по значению: речь идет об экономической проблеме определения затрат на рабочую силу и на покупку материалов и оборудования, а также замораживаний финансовых средств, которые следует периодически предусматривать, откуда и вытекает себестоимость единицы окрашенной поверхности.

По мере того, как по всему свету понемногу начали воздвигаться металлические инженерные сооружения (и мы рассматриваем здесь лишь сооружения из железосодержащих металлов и сплавов) со все возрастающими затратами и весовыми показателями, все с большей остротой ставилась проблема регулярного ухода за ними путем покрытия их антикоррозионной краской.

В этих условиях надо обязательно приводить в действие процесс обесценивания денег. Таким образом, больше не является целесообразным замораживать постепенно средства с тем, чтобы через определенное количество лет гарантировать себе свободное использование той или иной части значительного капитала, позволяющей удовлетворить требования работ по ремонту красочных покрытий, которые становятся необходимыми в конце периодов той или иной продолжительности в зависимости от качества самих красок и от способов их нанесения.

Нецелесообразно больше передавать сразу весь капитал, правильное распределение которого по частям позволило бы использовать его наилучшим образом. В этом случае можно до минимума сократить годовую себестоимость единицы окрашенной поверхности, постоянно поддерживаемой в хорошем сохранном состоянии, т. е. оберегаемой от коррозии, которой нельзя пренебречь.

Впрочем, существуют значительные различия между эксплуатационными характеристиками большого моста или путепровода, по которому проходят несколько железнодорожных линий, и очень специальными характеристиками сооружения, которое, как Эйфелева башня, одновременно оказывает многочисленные услуги для промышленных или научных целей и служит предметом развлечений для толп туристов как национальных, так и зарубежных.