Проведенные предварительные петрографические и микрохимические исследования Успенского собора позволили сформулировать следующие выводы.
В первоначальной кладке древнерусского объема Успенского собора были использованы так называемые известково-цементные растворы. Технология использования этих растворов возникла под влиянием греческих и византийских технологий, когда в известковое вяжущее в виде заполнителя добавлялась молотая керамика, так называемая цемянка. Технология строительства с использованием известково-цемяночных растворов просуществовала почти триста лет, с X до XIII века в Киевской Руси. Она была утрачена после татаро-монгольского нашествия 1240 года.
Известково-цементные растворы в различных сооружениях могут отличаться между собой качеством исходного сырья для отопления при изготовлении заполнителя фракционным составом его обломков и соотношением компонентов. Даже среди растворов одного и того же сооружения можно наблюдать разницу между растворами не только в зависимости от этапов сооружения, но и от назначения растворов (кладочные или отделочные).
Для памятников Киевской Руси X начала XI веков характерно использование лессовидного суглинка исходного сырья для заполнителя-цемянки специального изготовления. С конца XI века вместо специального заполнителя начали использовать молотую плинфу, которая изготавливалась отоплением высококачественной каолиновой глины с добавлением песка. Именно Успенский собор и стал первым сооружением, где молотая плинфа в качестве заполнителя полностью заменила специальную примесь – цемянку. При этом растворы сохраняли все физико-механические свойства, присущие сугубо известково-цемяночным растворам.
Все дальнейшие работы по реконструкции Уленского собора, которые проводились после XIII века, выполнялись известково-песчаными растворами с использованием кирпича. Несмотря на однородный состав вещества, растворы почти каждого этапа имели свои специфические свойства, что позволило выделить их в отдельные группы и привести приблизительную их датировку согласно хронологии.
Специалистами ГНТЦ «Конрест» было определено согласно классификации кладочных растворов одиннадцать их типов.
К первому типу известково-цементных растворов относятся образцы, которые характеризуются светло-розовым цветом, высокой плотностью и прочностью. Растворы первого типа характерны для бутовой кладки подмостков и для кладки стен с кладкой типа «opus mixtum» (древнерусский объем). Исходным сырьем для изготовления заполнителя служила песчано-алевритистая каолиновая глина.
Ко второму типу отнесены образцы растворов интенсивного розового цвета и высокой прочности, в которых соотношение извести и цемянки составляет 1-0,8 (1), а заполнитель состоит из угловатых обломков, которые идентичны по своему составу плинфе древнерусского объема соборов. Растворы второго типа встречаются только в кладке и отделке стен древнерусского объема. Состав и технология остатков церкви Иоанна Предтечи были идентичны строительным материалам древнерусского объема собора.
К третьему типу относятся образцы растворов, которые характеризуются достаточно интенсивным палево-розовым цветом, высокой прочностью и плотностью. На палево-розовом фоне основной массы вяжущего наблюдаются крупные разноцветные обломки заполнителя, цвет которых – от розово-охристого до густо-бузкового. В растворах этого типа исходным сырьем для изготовления заполнителя был алевритисто-песчаный суглинок с естественной примесью чешуек слюдистых материалов. Соотношение извести и цемянки составляет 1:1.
К четвертому типу отнесены образцы растворов, которые характеризуются розово-красным цветом, средней прочностью и плотностью. Кладка с использованием растворов этого типа состоит не из плинфы, а из красного кирпича, поверхность которого деструктирована в результате действия процессов выветривания, что свидетельствует о невысоком качестве кирпича. Соотношение компонентов составляет 1:1 (1,2). Эти растворы наблюдаются в кладке ниши северного фасада, которая была замурована позже первоначального объема и в остатках кладки у северного входа со стороны северного фасада.
Все остальные типы растворов – с пятого до одиннадцатого – это известково-песчаные растворы. К пятому типу относятся образцы растворов, которые характеризуются известковым составом вяжущего и песчаным составом заполнителя с примесью обломков молотого известково-цеменкового раствора, изъятого из разрушенной кладки стен древнерусского объема. Соотношение компонентов (известь и заполнитель) составляет 1:1 (1,5), в растворах отмечено наличие белокудерживающего компонента. К шестому типу отнесены растворы от светло-серого до белого цвета, с комковатой макротекстурой вследствие наличия комков извести, со средней прочностью и плотностью. Соотношение извести и песка составляет 1:1,5.
Растворы седьмого типа характеризуются белым цветом с желтовато-кремовым оттенком, средней прочностью и плотностью с эффектом мелования, с примесью белокудерживающего компонента. Соотношение компонентов составляет 1:1 (1,5). Растворы седьмого типа встречаются в кладке внешней южной стены, сооружение которой датируется 1693 годом.
К восьмому типу относятся образцы растворов от светло-серого до белого цвета, со средней прочностью и плотностью, комковатой макротекстурой вследствие наличия комков извести. Соотношение компонентов составляет 1:1,2 (1,5). Растворы восьмого типа наблюдаются в кладке стен и подмостков второй очереди перестройки стен Стефановского придела и датируются чем XVII – XVIII вв.
К девятому типу относятся образцы лозчинов, которые характеризуются светлым серовато-палевым цветом, однородной макротекстурой, средней прочностью и плотностью. Соотношение компонентов составляет 1:2,5. Растворы девятого типа наблюдаются во внешней кладке стены южной апсиды со стороны восточного фасада и в кладке контрфорса с этой же стороны и датируются периодом украинского барокко XVIII века.
Растворы десятого типа имеют серый цвет с мелкими белыми комочками извести. среднюю прочность и плотность. Серый цвет придает растворам примесь в заполнителе молотого угля. Заполнитель состоит из достаточно хорошо отсортированного песка, размер обломков которого изменяется в пределах 0,8-0,1 м Примесь молотого угля составляет 15% заполнителя. Растворы десятого типа наблюдаются в кладке заложенной ниши, расположенной «в интерьере» справа от южного входа древнерусского объема собора и со стороны северного фасада древнерусского объема то есть в интерьере Стефановского придела.
К одиннадцатому типу отнесены растворы XIX века. Они имеют палево-серый цвет и слабую прочность, соотношение компонентов составляет 12,5 (3). песчаный заполнитель плохо отсортирован, содержит примесь глинистых минералов. Растворы этого типа присущи кладке подземных коммуникаций.
