Drewno jako materiał w zabytkach

Franciszek Krzysik

Drewno jako materiał w zabytkach

FRANCISZEK KRZYSIK

DREWNO JAKO MATERIAŁ W ZABYTKACH

D rew no stanow i m a te ria ł stosow any od n iep a ­ m iętnych czasów w budow nictw ie, w życiu co­ dziennym i w sztuce. N a naszych ziem iach w dobie p rzedhistorycznej drew no stanow iło j e ­ d y n y i w yłączny budulec, w dobie w czesnohi- storycznej budow le w yk o nane z m ate ria łó w in ­ nych niż drew no b y ły rzadkością. D opiero K a ­ zim ierz W ielki zostaw ił dzieło swego życia — Polskę m urow aną. S form ułow anie to dotyczyło jed n a k głów nie m iast i grodów, w m n iejszy m stopniu klasztorów i kościołów. W ieś b y ła n a ­ dal d rew n ian a i w znacznej części je s t d re w ­ nian a jeszcze dzisiaj. W 1965 r. b u d y n k i d re w ­ n iane stano w iły 55°/» ogólnej liczby b u dy n k ó w w iejskich i w dalszym ciągu stan o w ią 10% licz­ by nowo w znoszonych b u d ynk ó w n a wsi. W tych w a ru n k a ch archeolog, h isto ry k sztuk i i ko n serw ato r zabytków s ta ją często przed za­ daniem bad an ia i otoczenia opieką d re w n a w zabytk ach pochodzących n iejed n o k ro tn ie z od­ ległych czasów. D rew n iane obiekty zabytkow e podzielić m ożna na cztery w y raźn ie zróżnico­ w ane grupy:

1. budow le i drew no archeologiczne,

2. drew n ian e budow le zabytkow e, w śród k tó ­ rych najliczniejsze są sta re kościoły d rew n ian e, 3. rzeźby i w y rob y d rew nian e,

4. drew no w obrazach.

O ile m i w iadom o, znaleziska b udow li i d re w ­ na archeologicznego rozm ieszczone są głów nie na niżow ych teren ach naszego k ra ju , n ato m iast zachow ane dotychczas d rew n ian e budow le za­ bytkow e rozm ieszczone są licznie n a tere n ac h górskich i podgórskich w ojew ództw k ra k o w ­ skiego i rzeszowskiego, gdzie budow nictw o d r e ­ w niane odgryw ało do n ied a w n a dom in u jącą rolę. Nie będąc sp ecjalistą w dziedzinie m u zeal­ nictw a, nie um iem podać w iek u n ajstarszy ch , do dziś zachow anych zab y tk ó w bu d o w nictw a drew nianego n a ty ch teren ach . S tarsze w iekiem kościoły zaby tk ow e sięgają tam XV w., zab y tk i budow nictw a ludow ego są znacznie m łodsze. Je d n e i d ru g ie są u k resu sw ojej trw ałości, bez troskliw ej opieki k o n serw ato ra uległyb y w n ie ­ długim czasie d estru k cji, a bez akcji z a k ła d a ­ nia skansenów zn ik n ę ły b y z teren ó w w iejskich.

Dla po rów nania podaję, że — wg A. T. W aki- na — zachow ane na S yberii b u d y n k i d rew n ia ­ ne liczą do 500 lat.

U trzy m an ie i ochrona zabytków d rew n ia n y c h je s t zadaniem tru d n y m . P u n k t w yjściow y zw ią­ zanej z tym działalności specjalistów stanow i znajom ość d rew n a jak o m a te ria łu oraz jego zachow ania się w zróżnicow anych w aru n k ach otoczenia.

MAKROSKOPOWA I MIKROSKOPOWA BUDOWA DREWNA

D rew no różni się od innych m ate ria łó w sw oją budow ą. S tanow i ono zespół kom órek, k tó re b y ły częścią składow ą żyjącego organizm u drzew nego. W łasności techniczne d re w n a zale­ żą od cech, rozm ieszczenia oraz m orfologicznej i chem icznej budow y kom órek, z k tó ry c h się ono składa, a tak że od subm ikroskopijnej s tru k ­ tu ry błon kom órkow ych. Dzięki poro w atej b u ­ dow ie i sieci subm ikroskopow ych k a p ila r w błonach kom órkow ych, drew no m a dużą w y ­ trzym ałość przy m ały m ciężarze w łaściw ym . D latego też zapew nia ono lekkość k o n stru k cji, a w w artościach w zględnych (w ytrzym ałość podzielona przez ciężar w łaściw y) d o rów n u je w ytrzym ałości stali. Dalszą cechę d re w n a sta ­ now i łatw ość obróbki.

Do cech ujem n y ch drew n a należy zaliczyć h i- groskopijność i zw iązane z nią zjaw isk a zm ia­ n y w ym iarów (kurczenie się i pęcznienie), p ę ­ k an ie i paczenie się oraz liczne w ad y zw iązane z jego m orfologiczną budową. P rzez u m ie ję tn ą obróbkę w ady te m ożna ograniczyć lu b w y eli­ m inow ać.

D rew no je st m a te ria łe m o n ieje d n o lite j b udo ­ wie. W ygląd, cechy fiz y tzn e i w ytrzym ało ść drew n a zm ien iają się w zależności od głów nych k ieru n k ó w anatom icznych. W zw iązku z ty m w yróżnia się w d rew n ie kierunki: w zdłuż w łó­ k ien (osiowy), prom ieniow y i styczny oraz trz y zasadnicze p rzekro je: poprzeczny, sty czn y i p ro ­ m ieniow y. N iejed norod na budow a d re w n a u w i­

docznia się zarów no w ujęciu m akroskopow ym — w postaci słoistości, zróżnicow ania n a d re w ­ no w czesne i późne oraz na biel i tw ardziel, ja k i w u jęc iu m ikroskopow ym , w y kazującym zróżnicow anie w budow ie kom órek i tkanek. Na p rz e k ro ju poprzecznym d rew n a u w y d a tn ia ­ ją się w spółśrodkow o ułożone dookoła rdzenia słoje roczne, k tó ry ch szerokość zm niejsza się w m iarę p osuw ania się od rdzenia k u obwodo­ wi, gdzie zgru po w ane są słoje najw ęższe. W słoju rocznym w yróżnia się zw róconą k u rdzeniow i s tre fę d rew n a wczesnego, złożonego z cienkościennych kom órek, o dużym św ietle i m ałej w y trzym ałości i trw ałości, oraz zw ró­ coną k u obw odow i pnia stre fę d rew n a późne­ go, złożonego z kom órek w y b itn ie grubościen- nych. G rubościenne drew no późne m a w ysoki ciężar w łaściw y i dużą w ytrzym ałość. Im szer­ sza je st stre fa późna w drew nie, ty m wyższe są jego ciężar właściw y, w ytrzym ałość i trw a ­ łość. W daw n y ch czasach, a n aw et jeszcze w X IX w ieku, do budow y używ ano przede w szystkim d rew n a z drzew starych , o dużej średnicy. Pozw alało to na w y ra b ia n ie belek 0 znacznych w y m iarach p rzek roju , a przew aga stre fy d re w n a w ąskosłoistego w tak ich belkach zapew n iała dużą w ytrzym ałość k o n stru k cji 1 odporność w stosu nku do biologicznych p ro ­ cesów rozkładow ych. K oppen w spom ina w swej p racy b u d y n k i d rew n ian e w y budow ane z be­ lek o szerokości 20 do 30 cali, czyli 49 do 73 cm. P o zy sk an ie ta k szerokich belek czy bali podło- głow ych by ło b y w obecnych w a ru n k a ch b a r ­ dzo tru d n e lu b w ręcz niem ożliw e. W w ielu ga­ tu n k ach d rzew słoje roczne otaczające rdzeń zbudow ane są z kom órek obum arłych, któ rych ściany p rzesy cone są n a tu ra ln y m i zw iązkam i a n ty sep ty czn y m i, co w y d a tn ie zwiększa ich trw ałość. S tre fę tę określa się m ianem tw a r- dzieli. T w ard ziel m odrzew ia, sosny i dębu jest ciem no zabarw iona, jodły i św ierk a — nie w y ­ k azu je odm iennego zabarw ienia. Od zew nątrz otacza tw a rd z iel stre fa bielu, k tó ry zaw iera ele m en ty żyw e i odznacza się znacznie m n ie j­ szą trw ało ścią. Im większa zaw artość tw a rd z ie- li, tym w yższa trw ałość w yciosanych z d rew na elem entów budow lanych. D latego dąb i m o­ drzew w y k a z u ją w ysoką trw ałość, a w ały G nie­ zna i P o zn an ia oraz um ocnienia B iskupina zo­ stały zbud ow an e z drew n a dębowego.

G atu n k i d rzew nie w y tw arzające tw ard zieli — ja k lipa, brzoza lu b buk — łatw o i prędko u le­ g ają rozkładow i. D latego nie znalazły on'e za­ stosow ania w naszym budow nictw ie d rew n ia ­ nym , stosow ano je natom iast — głów nie lipę — jako m a te ria ł snycerski lub na podobrazia, gdzie rozk ład d rew n a nie b y ł tak w ażny i groź­ ny.

Różnice w anatom icznej budow ie d rew n a s ta ­ now ią p o dstaw ę do określenia poszczególnych jego gatu nk ów , gdy — zwłaszcza w p rzy p ad k u

starego d rew n a — zawodzą m akroskopow e ce­ chy rozpoznawcze. B adania tego ty p u w y k a ­ zały, że w iele budynków , uchodzących za m o­ drzew iow e, było w ybu dow anych z innych, m niej cennych pod w zględem trw ałości g a tu n ­ ków iglastych.

CHEMICZNA BUDOWA DREWNA

W drew n ie w y stęp u je około 50% w ęgla, 43% tlenu, 6,1% w odoru, 0,04 do 0,26% azotu i 0,3 do 1,2% składników m ineralny ch , dających po spaleniu drew n a popiół.

D rew no je st konglom eratem k ilk u w ielkoczą­ steczkow ych zw iązków organicznych. Pod w zględem fu n k cjo n aln y m m ożna w d rew n ie w yróżnić:

1. substancję szkieletow ą, zbudow aną z celu­ lozy i hem icelulozy; celuloza n ad aje szkieletow i d rew n a dużą w ytrzym ałość, zwłaszcza na roz­ ciąganie;

2. lepiszcze, łączące błony kom órkow e oraz stanow iące w ypełniacz in k ru stu ją c y i o tu la ją ­ cy szkielet celulozowy; obydw ie te fu n k cje spełnia lignina, od k tórej zależy tw ardość i w y ­ trzym ałość d rew n a n a ściskanie;

3. su b stancje tow arzyszące, jak żywice, woski, tłuszcze, b arw nik i, garbniki, alkaloidy i inne. U dział celulozy w d rew n ie w ynosi m niej w ię­ cej 50%, udział hem iceluloz 20% , udział lig n i­ ny 26%, pozostałe 4 % przy p ad a na inn e su b ­ stan cje. Podane tu w arto ści u leg ają p rzesu ­ nięciom w zależności od g a tu n k u drew na. Ce­ luloza je st zw iązkiem w ielkocząsteczkow ym o sum aryczny m w zorze (CßHioOrJn. Cząsteczka celulozy zbudow ana je s t z po w tarzający ch się ogniw elem en tarn y ch (monom erów) połączo­ nych m ostkam i tlen ow ym i w długie łańcuchy polim eru, stanow iące cząsteczki celulozy. C elu­ loza jest polim erem kondensacyjnym , k tó ry pow staje przez pom niejszenie cząsteczek gli- kozy o cząsteczkę w ody:

n C6H 120 6 — n H20 --- ► (CfiH1()0 5) n glikoza w oda celuloza Stopień polim eryzacji (w artość n) określa zm ienną liczbę w łączonych w łańcuch członów elem en tarn ych . B łonnik w d rew n ie drzew ży­ w ych w y kazu je stopień polim eryzacji docho­ dzący do 10000. W ytrzym ałość celulozy w zra­ sta w m iarę w zrostu stopn ia po lim eryzacji do 700, n atom iast spada do niskich poziom ów przy stopniu polim eryzacji m niejszy m od 200.

H em icelulozy są to zw iązki n iejedn olite, sk ła­ d ające się z różnych węglow odanów . Są to głów nie heksozany (СбН10О5)п i pentozany

!(C5H804)„. W ęglow odany te w chodzą częściowo

,w skład su b stan cji szkieletow ej, częściowo sta ­ now ią lepiszcze, częściowo zaś sp ełn iają rolę su b stan cji odżywczej. S um ary czn y w zór hek- sozanów je st id en ty czn y z sum arycznym wzo­ rem celulozy, różnica polega n a niższym stop­

n iu polim eryzacji, zam y k ający m się w g ra n i­ cach 150— 200. H em icelulozy w y k azu ją m n ie j­ szą w ytrzym ałość i odporność niż celuloza i łatw iej od niej u leg ają hydrolizie.

L ignina je st izotropow ym ciałem bezpostacio­ w ym o skom plikow anej i niedostatecznie w y ­ jaśnionej budow ie chem icznej. J e s t ona b a r ­ dziej odporna w stosunku do b a k te rii i n iek tó ­ ry c h grzybów niż celuloza. O tu lając szkielet celulozow y u tru d n ia ich p e n e trac ję i zwiększa trw ałość drew na. Pod w pływ em św iatła lign ina żółknie. D latego zarów no drew no, ja k i p ap iery zaw ierające ścier (a ty m sam ym ligninę) w m iarę up ły w u czasu zm ien iają barw ę.

SUBMIKROSKOPOWA BUDOWA DREWNA

Zbliżone do siebie łańcuchy celulozy z n a jd u ją się w ru ch u cząsteczkow ym , w sk u tek czego m o­ gą się zbliżyć do siebie na odległość działania sił van d e r W aalsa. W ówczas u leg ają pow iąza­ n iu siłam i m iędzycząsteczkow ym i i u k ład a ją się na p ew n ej długości rów nolegle do siebie, tw orząc subm ikroskopow y, uporząd k o w an y u k ład p rzestrzen n y , o k reślany m ianem m iceli frędzlow ej. K ońce łańcuchów są częściowo zam ­ kn ięte w ram ach m icel, częściowo w y sta ją poza m icele. U porządkow ane p rze strz e n n ie m icele p rze tk an e są pozbaw ionym i praw idłow ego u k ład u p rzestrzen iam i am orficznym i, w k tó ­ rych łań cuchy celulozy nie są ze sobą zw iąza­ ne. M icele łączą się w w iązki m icel, a w d a l­ szej kolejności w fib ry le, k tó re z kolei tw orzą włókno celulozowe. Z budow ana w ten sposób celuloza zdrenow ana je st system em su bm ik ro- skopow ym k a p ila r o śred n icy 10-7 do 10~5 cm. Na sk u tek ich obecności w ew n ętrzn a po­ w ierzchnia celulozy w ynosi ok. 600 m 2/cm 3, a w ew nętrzna pow ierzchnia d rew na od 240 do 430 m 2/cm 3. Subm ikroskopow e k a p ila ry błony kom órkow ej i ich duża w ew n ętrzn a pow ierzch­ nia stanow ią podłoże zachodzących w d rew nie zjaw isk h igroskopijnych, zw iązanych z w y m ia ­ ną p a ry w odnej z otaczającym pow ietrzem , a w ślad za ty m z kurczen iem i pęcznieniem drew na. P ęcznienie d rew n a stanow i n a s tę p ­ stw o oddalania się m icel od siebie pod n ap o ­ rem w ody w n ikającej m iędzy micele. P o w sta ją p rzy ty m ciśnienia w e w n ętrzn e rzędu tysięcy atm osfer. N astęp stw em tego rodzaju zm ian jest stopniow a dep olim eryzacja łańcuchów ce­ lulozy, co odgryw a dużą rolę w procesach starzen ia się drew na. W przeciw ień stw ie do celulozy i hem iceluloz lignina jest ciałem bez­ postaciow ym , w y k azującym b rak upo rząd ko­ w anej b u dow y p rzestrzen n ej.

WPŁYW CHEMICZNEJ I SUBMIKROSKOPOWEJ BUDOWY NA WŁASNOŚCI DREWNA

Chem iczna i subm ikroskopow a budow a d rew n a w y w ierają isto tn y w p ływ na jego fizyczne i m echaniczne w łasności oraz na p rzebieg roz­

k ładu i starzen ia się drew na. Ł ańcuchy celulo­ zy i zbudow ane z nich m icele ułożone są spi­ raln ie w stosu nk u do podłużnej osi włókna. N astępstw em rozm ieszczenia silnych w iązań tlenow ych w k ieru n k u podłużnym i luźnych w iązań w odorow ych w k ieru n k ach poprzecz­ nych — je st anitrozopia w łasności d rew na. Je j w yrazem są w ysokie w ytrzym ałości drew na wzdłuż w łókien, a niskie w ytrzym ałości w kie­ ru n k ac h poprzecznych, ograniczenie zjaw isk k urczenia się i pęcznienia do p rzed ziału w il­ gotności drew n a od 0 do 30% oraz różnice w w ielkości kurczenia się i pęcznienia drew n a w k ieru n k u podłużnym , prom ieniow ym i stycz­ nym . C ałkow ity skurcz d rew n a (sosna i dąb) w k ieru n k u w zdłuż w łókien w ynosi ok. 0,4%, w k ie ru n k u prom ieniow ym — ok. 4°/o, w kie­ ru n k u stycznym — ok. 8% . W ielkość skurczu stycznego ograniczona je s t dw iem a w arto ścia­ mi granicznym i: w artością m ak sy m aln ą w ob­ wodowej stre fie d rew n a (8°/o) i w arto ścią m i­ nim aln ą — rów ną w ielkości skurczu prom ie­ niowego (4%) — w p rze k ro ju średnicow ym . M iędzy obwodem a śred nicą pnia skurcz p rzy ­ b iera w artości stopniow o m alejące. W skutek tego odrdzeniow e płaszczyzny desek i bali k u r­ czą się w ięcej niż płaszczyzny dordzeniow e, co pow oduje nieckow ate paczenie się desek. W iel­ kość spaczenia je s t ty m większa, im w iększa je st grubość deski i im bardziej je s t ona zbli­ żona do obw odu kłody.

W ytrzym ałość d rew n a dębowego na rozciąga­ nie w zdłuż w łókien w ynosi ok. 900 kG/cm 2, w k ieru n k u poprzecznym — ok. 40 kG /cm 2. N asycone w odą i odsłonięte drew no archeolo­ giczne w ysycha. M ała w ytrzym ałość na roz­ ciąganie w poprzek w łókien stanow i przyczynę p ękan ia zsychających się zew n ętrzn ych w arstw d rew n a pod naporem w olniej ku rczących się w a rstw w ew n ętrzn ych , co stanow i pierw sze ogniwo w łań cuch u procesów rozkładu drew na. TRWAŁOŚĆ DREWNA i PROCESY ZWIĄZANE Z JEGO ROZKŁADEM

M ianem trw ałości określa się odporność d rew n a na działanie czynników pow odujących zm iany rozkładow e. Trw ałość d rew n a określa okres czasu, przez ja k i drew no zachow uje fi­ zyczne i m echaniczne w łasności n a poziom ie odpow iadającym w ym aganiom i opiera się działaniu biologicznych procesów rozkłado­ w ych lub procesów n atu raln eg o sta rz en ia się drew na.

Trw ałość drew n a zależy w dużym sto p n iu od czynników w rodzonych, zw iązanych z jego ga­ tunkiem . O stopniu trw ałości d ecy d u ją ilościo­ w y udział tw ard zieli (m odrzew 85% , sosna 50% tw ardzieli) oraz w y stęp u jące w d rew n ie — głów nie w tw ardzieli — su b stan cje d odatko­ we, ja k garb nik i, gum y, zw iązki żywiczne, olejki eteryczne i inne. N iektóre z tych

su b stan cji w y k azu ją dużą toksyczność w sto ­ sun ku do grzybów , co uniem ożliw ia lu b h a ­ m uje ich rozw ój. Ogólnie biorąc, odporność drew n a n a działalność grzybów zależy od ro ­ dzaju i ilości w y stęp u jący ch w d rew n ie sub­ stancji e k stra k ty w n y ch . I ta k np. zaw artość su b stan cji garb n iko w y ch w tw ard zieli dębowej d ecy du je o dużej odporności d rew n a dębowego na procesy rozkładow e.

W pływ su b sta n c ji e k stra k ty w nych n a trw ałość d rew n a u w y d a tn ia się w y raźn ie n a p rzykładzie d rew n a m odrzew iow ego. A naliza drew na, w y ­ konana w K ated rze M echanicznej Technologii D rew n a SG GW przez doc. d r H erm inę K rach, w ykazała w bielu 2% , w tw ard zieli 4% zw iąz­ ków żyw icznych. P rz y e k stra k cji w rzącą w odą w yek strah o w an o z bielu 2,7%, z tw ardzieli 22 do 28% su b stan cji rozpuszczalnych, o b ej­ m u jący ch zw iązki żyw iczne i tłuszczow e, woski, cu k ry p ro ste i praw dopodobnie część hem ice- luloz. Obecność ty ch zw iązków w tw ard zieli rz u tu je n a trw ałość d rew n a i p o tw ierdza słusz­ ność jego w ysokiej oceny w d aw n y m bud o w ­ nictw ie. W ykonane przez m g r W altherow ą badania odporności d rew n a m odrzew iow ego na zagrzy bien ie w ykazały, że po trzym iesięcznym działaniu standardow ego szczepu grzy b a Me- ru liu s la c ry m a n s p ró b ki bielaste stra c iły 30% swego p ierw otn eg o ciężaru, p ró b k i tw ard zielo ­ w e — 10,5% . P rz y zastosow aniu g rzyba Co- n iophora cerebella u b y tek ciężaru p róbek bie- lastych w ynosił 9,5%, próbek tw ard zielo ­ w ych — 4% . Z przytoczonych liczb w ynika, że w p arze z dużym udziałem su b stan cji e k stra k - ty w n y ch idzie duża odporność tw ardzielow ego drew n a m odrzew iow ego w sto su n k u do g rzy ­ bów.

W ysoką trw ało ść d rew n a m odrzew iow ego oraz jego odporność w sto su nku do grzybów i ow a­ dów p o tw ierd za T scherm ak w sw ojej obszer­ nej m o n og rafii o m odrzew iu. Jak o jed en z licz­ nych p rzy k ład ó w niezw ykłej trw ałości d rew ­ na m odrzew iow ego p rzytacza on więźbę dacho­ w ą kościoła św. S tefan a w W iedniu. K o n stru k ­ cja ta, zb u d ow ana w XV w. z 2889 belek m o­ drzew iow ych, p rz e trw a ła w sta n ie n iem al nie naru szo n y m przez grzyby i ow ady do drugiej w ojny św iato w ej. Zniszczona w 1945 r. przez pocisk a rty le ry js k i, została zastąpiona kon­ stru k c ją stalow ą. Nie im pregnow ane gonty m odrzew iow e sp ełn iają sw e zadanie w budo­ w lach zab y tkow ych p rzez 90 do 150 lat.

Zm iany zachodzące w d rew nie pod działaniem czynników zew nętrzn ych stanow ią zjaw isko kom pleksow e, n a k tó re sk ła d a ją się:

1. procesy rozkładu drew na, w y stęp u jące w w y n ik u d ziałan ia czynników biologicznych (grzyby, ow ady, bakterie),

2. pro cesy starzen ia się o bejm ujące zm iany zachodzące w drew n ie pod działaniem czynni­ ków abiotycznych, p row adzące w długich okresach czasu do zniszczenia drew na.

Biologiczny rozkład je s t uzależniony nie ty lk o od g a tu n k u d rew n a i od ro dzaju a ta k u jąc y c h organizm ów , lecz rów nież od u k ładu w a ru n k ó w zew nętrznych. G łów ną rolę o d gryw ają tu w il­ gotność drew n a oraz te m p e ra tu ra i w zględna w ilgotność otaczającego pow ietrza. I ta k np. grzyby nie a ta k u ją d rew n a o w ilgotności po­ niżej 18%, k tó ra odpow iada suchem u stan ow i ochronnem u, z d rugiej stro n y nie a ta k u ją d rew n a nasyconego wodą, co odpow iada w il­ gotnem u stanow i ochronnem u. D latego o biek ty drew n ian e um ieszczone pod dachem i n ie s ty ­ kające się z ziem ią lub w ilgotnym i m u ram i, ja k rów nież drew no archeologiczne p rze b y w a ­ jące w w odzie lub w p ew nych kateg o riach w ilgotnego g ru n tu — n ie są narażone na in w a ­ zję grzybów . W w a ru n k a ch n iesp rz y ja ją c y c h procesy ro zkład u d rew n a albo nie m ogą p ow ­ staw ać, albo u legają w yraźnem u zaham o w a­ niu.

G łów ną przyczynę zniszczenia n aziem n y ch budow li d rew n ian y ch stanow i naw ilżenie d re w ­ n a na sk u tek b ra k u izolacji, przez podsiąki w ody grun tow ej lu b na sk u te k przecieków w ody przez uszkodzone dachy, w ślad za tym bow iem n a stę p u je inw azja grzybów . Z aw ilgo­ cenie b u d y n k u to pierw szy krok n a d rodze do jego zniszczenia. Za p rzy k ład m oże służyć za­ by tk ow y kościół d rew n ia n y w C erekw i pod K rakow em . W czasie działań w o jen n y ch w 1945 r. dach kościoła uległ uszkodzeniom , k tó ry ch nie napraw iono, gdyż wieś, m ając no­ w y kościół m urow any, nie in tereso w ała się sta ry m obiektem . W I960 r. w w y n ik u zacie­ ków proces rozkładu b y ł ta k zaaw ansow any, że zniszczenie kościoła stanow i fa k t p ra w d o ­ podobnie nieodw racalny.

Podobne p rzy k ład y m ożna znaleźć w s ta re j lite ra tu rz e . I ta k np. uczony jezu ita G ab riel Rzęczyński w sw ej książce A u c tu a riu m h isto ­

riae n atu ralis curiosae R egni Poloniae, M agni D ucatus L ituaniae a nn exa ru m q u a e provincia- rium , w ydanej w 1736 r., w ym ienia dw a koś­

cioły m odrzew iow e w m iejscow ościach Błoń i Tuszyn, p rzy czym pisze: ,,Ad oppidum T u ­ szyn P a la tin a tu s S ieradiensis tem p lu m post annos quingentos octoginta septem a f u n ­ datione d u ren s v isitav eram , sed a d v e rti cariem ibi sensisse, ubi pluviis, n iv ibu m creb ris p e r ­ fu n d itu r” . W tłu m aczeniu polskim b rzm i to: „W m ieście Tuszyn w W ojew ództw ie S ie ra d z ­ kim zw iedziłem kościół istn ieją cy od 587 lat. Z auw ażyłem tam zgniliznę w m iejscach zaw il- gacanych przez deszcze i śniegi”. Był to zatem kościół w zniesiony w X II w ieku — dziś liczy ł­ b y p onad 800 lat. W m yśl in fo rm acji W ydziału K u ltu ry W RN w Łodzi, na tere n ie Tuszyna istn ieje jedynie kościół m urow any, pochodzą­ cy z 1862 r. N asuw a się m yśl, że zagłada m o­ drzew iow ego kościoła w T uszynie przebiegała w podobny sposób jak w Cerekwi.

In n y przebieg m ają zjaw iska starzenia się, prow ad zące do zniszczenia d rew n a bez udziału czynn ikó w biologicznych. P rzeb ieg zjaw isk za­ leż y od u k ład u w a ru n k ó w zew nętrznych, w jakich się drew no zn ajd uje. P ierw szym p rze jaw e m jest zm iana b a rw y drew na.

P o d w pływ em d ługotrw ałego działania zm ien­ n y c h w aru n k ó w atm osferycznych zachodzą isto tn e, lecz dotychczas m ało zbadane zm iany w budow ie i w e w łasnościach drew na. Z m ia­ nom ulega głównie chem iczny skład drew na, zw łaszcza wchodzą w grę ilościowe p rzesu n ię­ cia zaw artości celulozy, hem iceluloz i ligniny. W zjaw iskach zw iązanych ze starzen iem się d rew n a m ożna w yróżnić — zależnie od w a ­ ru n k ó w zew n ętrzny ch — dw a k ieru n k i zmian: 1. procesy pow olnego u tle n ia n ia się sk ład n i­ ków su b sta n c ji d rzew nej; procesy te przew a­ żają, gdy drew n o z n a jd u je się w w a ru n k ach suchych (gleby suche);

2. procesy rozkładu hydrolitycznego, gdy d rew n o z n a jd u je się w w a ru n k ach m okrych (środow isko w odne lub gleby błotniste).

W procesach u tle n ia n ia się drew n a rozkładow i ulega zarów no celuloza, jak lignina. W p rz y ­ p a d k u procesów h y dro lity czn y ch rozkładow i u leg ają hem icelulozy i celuloza. P rz ep ro w a ­ dzone przez A. M. R osenquist z Oslo analizy chem iczne d rew na dębu, brzozy i p la ta n u po­ chodzącego z łodzi w ikingów , zatopionej przed m niej w ięcej 1000 lat, w ykazały, że w środo­ w isku m okrym p en to zan y u legły rozkładow i w 91°/o, celuloza w 95%, n ato m iast lignina nie uległa zmianom .

Z arów no u tlenian ie, ja k procesy h y dro lity czne pow odują obniżenie ciężaru w łaściw ego i w y­ trzym ałości drew na. P rzem ien n e działanie w aru n k ó w suchych i m okrych przyspiesza przebieg procesów rozkładow ych. Św iadczy 0 ty m drew no z B iskupina, k tó re na po­ w ierzchni odsłoniętej oraz na pow ierzchni za­ sypan ej piaskiem uległo w k ró tk im czasie zu­ p ełnem u rozkładow i, n a to m ia st pró bk a p rze ­ chow yw ana w lab o rato riu m zn a jd u je się w stanie doskonałym .

D rew no archeologiczne je s t w dużym stopniu w rażliw e na układ stosunków w otaczających w arstw ach g ru n tu . Św iadczą o ty m dane z p r a ­ cy Kołczyna: „D endrochronołogija Now goro- d a ’\ W b adanych poziom ach obejm ujących okres od X do XV w ieku w łącznie drew no zachow ało się n ajlep iej w w arstw ach obejm u ­ jących okres od początku X III do początku XV w ieku, w w arstw ach położonych pow yżej 1 poniżej tego przed ziału czasu drew no uległo daleko p osun iętej d estru k cji, co pozw ala p rz y ­ puszczać, że w a ru n k i p a n u jące w tych w a r­ stw ach m niej sp rz y ja ły zachow aniu drew n a w niezm ienionym stanie.

WNIOSKI SYNTETYCZNE

Na tle znajom ości drew na jako m a te ria łu oraz znajom ości w aru nkó w zew n ętrzn ych m ożna sform ułow ać o rien tacy jn e w nioski co do p rze ­ biegu procesów rozkładow ych w ró żnych k a ­ tegoriach drew na zabytkow ego. W ydobyte z ziem i drew no archeologiczne zaw iera 200 do 400% wody. W p rzy p ad k u ostrożnego w ysu ­ szenia da się ono n ieraz bez zabiegów kon­ serw acyjnych przechow ać w środow isku k li­ m atycznym pom ieszczeń, bez dalszego rozw oju procesów rozkładow ych. To samo d rew n o po­ zostaw ione na w olnym pow ietrzu u lega w k ró tk im okresie rozkładow i. Do u trw a le n ia takiego d rew n a m ożna by praw dopodobnie za­ stosow ać m etodę opracow aną przez prof. W i­ chrow a, polegającą na nasycan iu m onom eram i, któ rych polim eryzacja i u tw a rd z e n ie przebiega w drew nie. W ten sposób m ożna jednak u trw ala ć poszczególne, dostarczone do lab o ra­ to riu m elem enty, tru d n o n ato m iast p rzep ro ­ wadzić zabiegi po trzeb n e w odniesieniu do drew na archeologicznego in situ lub w odnie­ sieniu do zabytków a rc h ite k tu ry d rew n ian ej. Z tego w zględu w iek n ajstarszy ch znany ch w Polsce zabytków budow nictw a drew nianego nie sięga poza X IV stulecie.

D uży postęp dokonany ostatnio w ko n serw a­ cji d rew na i k o n tyn uo w anie badań m ających na celu udoskonalenie stosow anych dotychczas m etod i środków — pozw alają przypuszczać, że zn ajdujące się pod opieką kon serw ato rów obiekty drew n ian e zostaną zabezpieczone przed rozkładem na długi okres czasu. T ru d n o n a to ­ m iast spodziewać się, by zabiegi k o n serw acy j­ ne m ogły nadać d rew n u cechę nieograniczonej trw ałości. N aw et w p rzy p ad k u w y elim ino w a­ nia rozkładow ej działalności czynników biolo­ gicznych drew no będzie ulegało pow olnej de­ stru k c ji pod działaniem czynników abiotycz­ nych, pow odujących n a tu ra ln e starzen ie się drew na. Przem aw ia za ty m fak t, że d rew nian e obiekty m uzealne, otoczone tro sk liw ą opieką i przechow yw ane w specjalnie stw orzonych w arunkach , bardzo rzadko w y k a z u ją w iek przek raczający 3000 lat.

Zjaw isko starzen ia się d rew n a jest dotychczas m ało zbadane. W n auce i w lite ra tu rz e facho­ w ej p a n u ją na ten te m a t nie u stalon e, często n a w e t przeciw staw n e poglądy. W badaniach i rozw ażaniach n aukow ych pom ijano je p ra w ­ dopodobnie dlatego, że w życiu p rak ty czn y m d e stru k c ja drew na jest najczęściej w ynikiem w spółdziałania czynników biologicznych i abio­ tycznych, p rz y czym procesy ro zkładu biolo­ gicznego dom in ują n ad procesam i starzenia się. P roblem ten czeka na dalsze, tru d n e b ad a­ nia kom pleksow e.

prof, dr Franciszek iKrzysik

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego W arszawa

LE BOIS EN TANT QUE MATÉRIEL DE CONSTRUCTION DANS LES MONUMENTS HISTORIQUES

Les constructions archéologiques les plus anciennes en Pologne (Bisikupin) com ptent actuellem ent 2500 ans. Le bois le plus ancien, dans les monum ents historiques encore en fonction actuellem ent, est la charpente du toit recouvrant l’église S aint-Jacques à Toruń, relev an t du XL'V-e siècle, et les églises en bois du XV-e siècle notam m ent l ’église de Dębno à Podhale. Les m onum ents de l’architecture populaire sont moins anciens: leur âge attein t rarem en t 200 ans. Le bois n ’est pas durable et subit facilem ent l’action destructive des champignons lignivores soit des insec­ tes. Sans la protection du conservateur les m onum ents historiques en bois tom beraient rapidem ent en ruine. La stru c tu re anatomique, chim ique et subm icrosco­ pique du bois influe considérablem ent sur le processus de la détérioration et du vieillissem ent du bois. La cellulose comprise dans le bois a la form e de molécules de longueurs variables reliées dans certains points en micelles de structure spatiale. Les capillaires sub- m ioroscopiques au diam ètre 10~7 . . . 10-5 cm qui apparaissent entre les micelles form ent en somme la surface intérieure du bois 240.. .430 cm2/cm3 ce qui constitue la base de Thygroscopicité, de la rétractibilité et du gonflem ent du bois. Sous l’influence des change­ ments périodiques de l’hum idité, le bois se rétracte et se gonfle alternativem ent. Il en résulte une pression entre les micelles atteignant un niveau de 11000 atm oui provoque la dépolim érisation de la cellulose et l’affaiblissem ent de la résistance du bois.

Le bois est un m atériel anisotrope. Le re tra it du bois de pin et de chêne en sens axial s’élève à 0,4°/o, en sens rad ial à 4,0°/o en sens tangentiel à 8,0%>. La résistance du bois de chêne à la traction axiale s’élève à 900 kgf/cm2, à la traction transversale à 40 kgf/cm 2. L’anisotropie du bois constitue au cours du séchage la cause de fissures qui facilitent la péné­ tration des m icroorganismes dans le bois provoquant sa pourriture.

Pour la conservation des m onum ents historiques la d urabilité du bois joue un rôle décisif. Elle dépend de la qualité d u bois, du pourcentage du bois de coeur dans sa stru ctu re et des substances de caractère antiseptique intervenant dans le bois telles que le tannin, la résine, la gomme. Dans grum es du bois de chêne, au grand diam ètre, le pourcentàge du coeur va jusqu’à 90%, dans le bois de mélèze — environ 8 5% ,

dans le bois de pin — environ 60%. Au cours des études du bois de mélèze en laboratoire l’on réussit à extraire, à l’aide de l’eau bouillante, 2,7% des substances solvables de l’aubier et 22—28% du bois de

coeur. Après trois mois d’action du champignon lig- nivore Merulius lacrym ans le bois d’aubier a perdu 30% de son poids initial, le bois de coeur — 10,5%. Au ΧΙΧ-e siècle encore les élém ents de construction étaien t fait de grumes à grand diam ètre, grâce à quoi la largeur des poutres s’élevait à 50—75 cm. Ces poutres contenaient presque exclusivem ent du bois de coeur ce qui leur assurait une grande durabilité. Les champignons lignivores n ’attaq u en t pas le bois sec, dont l’hum idité est inférieure à 18% n i le bois se tro u v an t dans l’eau soit dans un sol humide. L e début de la destruction biologique du bois est dû à l’hum i­ dification, en raison de m anque d’isolation ou d’in fil­ tration de l’eau p a r les toitures endommagées. Les m onum ents historiques en bois notam m ent l’arch i­ tecture en bois endommagés pendant la seconde guerre mondiale et non réparés aussitôt fu re n t détruits par l’action des champignons lignivores pendant les quinze années qui suivirent. Gabriel Rzączyński dans son livre „Actuarium historiae naturalis curiosae Regni Polo- niae”, publié en 1736 m entionne l’église en bois de Tu­ szyn provenant du X lI-e siècle et il écrit: „J’ai aperçu la pourriture dans les em placem ents atteints p ar l’hu ­ m idité provenant des pluies et de la neige”. Cette église a cessé d’exister avant 1860. A ujourd’hui elle consti­ tuerait le plus ancien bâtim ent en bois en Pologne. Un autre processus se fait voir dans les phénom ènes de vieillissem ent qui entraînent la destruction du bois sans l’intervention des facteurs biologiques. Sous l'influence des agents extérieurs (air, genre de sol) une lente décomposition du bois survient. Les tra n s ­ form ations peuvent prendre deux directions:

1. Dans les conditions sèches (locaux secs, terre sèche) se produit une lente oxydation de la cellulose et de la lignine ainsi que la dépolim érisation des molécules de la cellulose.

2. Dans les conditions humides {eau, terre boueuse) a lieu la décomposition hydrolitique de la cellulose. La part de la cellulose dim inue en résu ltat de quoi le contenu de lignine p eu t augm enter jusqu’à 90%. On ne peut conserver le bois en é ta t inchangeable pen­ dant une période de temps illimitée. Dans les locaux des musées on peut conserver le bois com ptant quel­ ques milliers d’années. Les bâtim ents en bois opposés à l ’action des agents atm osphériques n ’atteindront pas l’âge de mille ans sans une reconstruction très avancée. Les plus grandes difficultés représentent les bâtim ents archéologiques, lesquels, éta n t découverts et opposés à l’action des agents atm osphériques, succom bent à la destruction au bout de plus d’une dizaine d ’années.