Каковы реальные секреты обработки мрамора Древнего мира, Средневековья и Эпохи Возрождения с точки зрения доступных технологий?
Можно много встретить манипуляций по поводу "утерянного" искусства обработки камня. Люди приводят в пример великие работы из мрамора античных мастеров, средневековья и ренессанса.
Давайте посмотрим на вопрос с практической точки зрения. Что такое природный мрамор? По сути большую его часть составляет кварцит (CaCO3) с примесями других минералов. Обычно его ассоциируют с камнем или гранитом, подразумевая в рассуждениях близкие или идентичные характеристики.
С точки зрения обработки материала ключевым становится возможности обрабатывающего инструмента. Обычно считается, что стойкость инструмента определяется предельными напряжениями сдвига. То есть, если оно выше предельного напряжения разрушения материала - предела прочности, то такой материал будет износостоек.
Есть некоторая коррелирующая зависимость для твердых веществ, чем тверже материал, тем он прочнее - то есть имеет высокий предел прочности и сложнее в обработки. Для определения твердости применяется известная и практически исследованная на материалах шкала Мооса. Обратимся к справочнику, например в Википедии. Смотрим минерал КАЛЬЦИТ - имеет по шкале твердость 3 и имеет приписку, что царапается медью. Аналогичные по твердости материалы - золото, серебро, а по ним мы хорошо знаем, как легко они царапаются, но также знаем что их легко отполировать.
То есть наши античные предки вполне успешно применяли бронзовые орудия труда и оружие, это широко известно. А бронза по сути тверже и прочнее меди. Таким образом не смотря на то что мрамор кажется твердым камнем его легко обрабатывать бронзовым инструментом. Начиная от сверления, что широко применялось в каменоломнях для того чтобы отколоть нужный кусок породы, до его обтесывания зубилами в блоки, которые удобно волочить, грузить. Ну а когда доходит до тонкой обработки, такой камень можно бронзовым инструментом и пилить и даже скоблить и полировать. Да долго, но это очень податливый материал.
При этом кальцит - очень распространенное на земле вещество. Основным его источником - это раковины морских обитателей. А мы знаем насколько они прочные. Но также эти отложения по сути формируют не только мрамор, но и более известное вещество - мел. На единицу меньше кальция стоит гипс. Поэтому можно говорить, что гипсовые скульптуры всего лишь чуть менее стойкие чем мраморные. Но гипсовые формы содержит много пустот из воздуха, в которые попадает влага, а мрамор вещество очень плотное без пор.
Вот если взять например гранит и сравнить его по шкале Мооса, то у него твердость оценивается в 100, а у мрамора она оценивается в 2.5-3. Основной компонент гранита - это кварц. И обрабатывать такой материал можно только инструментом со износостойкостью как у алмаза. Что мы сейчас и видим, где в качестве обработки для разного вида камней используют диски или коронки с алмазным напылением из искусственных алмазов. Именно поэтому гранитных произведений искусства из древности до нас практически не дошло - это или всякие монолиты, или относительно простые формы. При этом мы сейчас знаем, что такое искусственные столешницы или керамогранит - основной компонент там по сути кварцевый песок, что и обеспечивает смеси очень высокую твердость и износостойкость на истирание или порезы.
Таким образом у обывателя создается мнение, что мрамор - это примерно такой же по прочности камень, как и гранит. Но между ними гигантская разница!
Также не знаю, применяют ли при художественной обработке, но кальцит довольно легко растворяется уксусной кислотой, которая была также известна в древнем мире. По результату реакции получают кальций, воду и углекислый газ без применения каких либо катализаторов и нагрева. Сейчас этот способ используют для очистки мраморных поверхностей даже в быту, но можно использовать соответственно и для химической полировки, для скрытия следов механической обработки или шлифовки.
В Древней Греции уже знали что такое сплавы железа и частично изготавливали из них орудия труда. Так что тонкая обработка мрамора осуществлялась преимущественно уже более твердыми сплавами железа. К тому же инструмент на основе железа проще натачивать абразивами, а вот бронзовый разве что можно обработать резанием или пластической деформацией.
Древние греки использовали бронзовую основу для вживления мелких частиц карбида кремния, которые естественным образом встречаются на острове Милос, и таким образом изготавливали очень эффективные напильники для обработки камня.
Различные разновидности метода расклинивания камня использовались со времён Древнего Египта. С помощью этого простого механического метода камень сначала измеряли и размечали. Бронзовые пробки и клинья затем вставляли в канавки, которые предварительно вырезали долотом и молотом. Это был самый распространённый метод, который египтяне использовали для добычи известняка и песчаника. Свидетельства использования этого метода для резки обелисков в каменоломнях Асуана можно увидеть невооружённым глазом. Этот метод также использовался древними греками и римлянами.
Грубая обработка камня также делалась при помощи долота и молотка. Более тонкая обработка делалась чаще арбразивами.
Таким образом великие шедевры из мрамора вполне можно получить обработкой доступными комбинациями бронзовым и железным инструментом, механической шлифовкой с применением твердых минералов, механической и химической полировкой. При этом сам мрамор не такой твердый и неподатливый материал, как может показаться. Конечно, как и любой камень он накапливает трещины, что мы и видим в частой утрате "конечностей" у античных и средневековых статуй.
В настоящее время стали широко доступен обрабатывающий инструмент с алмазным напылением, твердосплавные материалы, типа вольфрама или победита, электрокорунд, карбид титана или бора.
