Раньше думали, что высочайшее качество и долговечность римских сооружений объясняются какими-то особыми секретами римских бетонных смесей. (Типа яйца сырые в раствор добавляли.) Но французский архитектор наполеоновской эпохи Ронделе, тщательно изучив римские сооружения, объяснил их прочность не секретами смеси, а исключительно тщательной трамбовкой. А сам рецепт римского бетона крайне прост: 1 часть цемента, 2 части песка, 4 части щебенки.
Даже штукатурку для повышения прочности древнеримские строители отбивали специальными деревянными досками с ручкой. В результате качество римской штукатурки было таким, что Плиний Старший писал, будто фрески, написанные на такой штукатурке, можно было переносить на другое место, не опасаясь, что картина рассыплется …
Однако, несмотря на простоту рецепта, некоторые технологические тонкости в римских рецептах изготовления бетона были. Например, монолитные стены, которые возводили римляне, были не совсем монолитными. По мере роста опалубки, каждый залитый слой отделялся от другого специальной присыпкой. Зачем? Есть три гипотезы, объясняющие, для чего римляне «припудривали» свежий слой бетона. Они делали это:
1) с целью повышения антисейсмичности (отдельные слои при тряске могут иметь свободный ход относительно друг друга, а монолит просто сломается);
2) для того, чтобы утрамбованная и застывающая смесь не прилипала к ногам рабочих и трамбовочному инструменту;
3) для компенсации термоусадки (см. выше рассуждения о рельсах).
Римляне различали несколько видов песков – горные, речные, морские. Было также деление по уровню загрязненности и окраске. Упомянутый Витрувий писал: «Есть следующие сорта горного песка: черный, серый, красный и карбункул. Из них наилучшим будет тот, который скрипит при растирании в руке».
Песок римляне тщательно промывали, стараясь избавиться от загрязнений. Качество промывки проверялось так: песок насыпали на белое полотно и встряхивали. Если песок не оставлял грязевых пятен на белой материи, его считали годным. Более всего ценились горный и речной пески. Морской песок римляне не любили из-за присутствовавших в нем солей. Гигроскопичные соли затрудняли высыхание смеси, замедляя тем самым строительство. Кроме того, использование морского песка для изготовления штукатурки приводило к ускоренному выцветанию фресок. Поэтому для штукатурного раствора Витрувий рекомендовал речной песок. А в качестве наполнителя для несущих стен советовал использовать бутовый камень. Причем заготавливать его надо было, выполняя определенные условия: «…добывать камень не зимою, а летом и оставлять его вылеживаться на открытом воздухе два года до начала стройки. Тот камень, который за это двухлетие будет поврежден непогодой, пойдет на фундамент, остальной же, оказавшийся неиспорченным, пойдет для надземной части здания как испытанный природою и могущий сохранить свою прочность…»
При строительстве Колизея использовалось три вида бетонов, которые отличались только наполнителем. Для фундамента шел бетон с наполнителем в виде лавовых осколков, раздробленных до массы не тяжелее фунта. Наполнитель для стен делали из известняковой щебенки, а для сводов – из пемзы и легкого туфа.
«Блюда из бетона» имели совершенно разный «вкус». Скажем, бетоны, из которых делали полы в публичных учреждениях, в 10 раз превышали по прочности бетоны, из которых изготавливались менее нагруженные конструкции, например, стенки бассейнов в термах. Зато последние были из водонепроницаемого бетона. Такой бетон римляне делали, добавляя в раствор в качестве наполнителя битый или молотый кирпич. Водонепроницаемый бетон применялся ими в сырых местах, для отделки водопроводных каналов, при производстве чанов для винных фабрик и для засолки рыбы.
Кроме кирпичного наполнителя использовали и дробленые вулканические породы, которые находили вокруг Везувия. Такой бетонный раствор мог схватываться, то есть каменеть, даже под водой, поэтому из него строили портовые сооружения – пирсы, дамбы, волнорезы…
Как же выглядел древнеримский цементный завод? Это известно совершенно точно. С одной стороны, подробные описания производства оставили нам Витрувий, Пиний Старший, Палладий и Марк Порций Катон (прекрасно известный моему читателю по книге «Судьба цивилизатора»). С другой стороны, археологи откопали римские печи для обжига известняка. Печи оказались точь-в-точь такими, какими их описывали античные авторы… Помните, мы с вами совершили небольшую экскурсию по медеплавильному заводу энеолита, снабжавшему всю тогдашнюю ойкумену металлом?
Теперь нам предстоит аналогичная прогулка по античному цементному заводу.
Посмотрите направо, вот эта батарея усеченных конусов по 6 метров высотой и около 3 метров в диаметре у основания – печи для обжига известняка. Часто их устанавливали на боковом склоне холма, учитывая розу ветров, – дабы преобладающие ветры не мешали процессу обжига. Топились печи дровами, а глыбы известняка лежали на железных колосниках.
В середине прошлого века в Германии, где были обнаружены такие печи, одну из них восстановили и провели экспериментальный обжиг. И, в отличие от неудачных египетских экспериментов по строительству микропирамид, этот эксперимент увенчался макроуспехом – за неделю обжига экспериментаторам удалось приготовить 15 кубометров негашеной извести, из которой, собственно, и производят цемент путем гашения, то бишь простого поливания водой.
Производство извести – вредное, негашеная известь – вещество очень стремное: оно разъедает кожу, а если его положить в бутылку, залить водой и быстро заткнуть пробкой, то отбежать вы можете не успеть – бутылку разорвет, а вам выбьет глаза осколками. Поэтому никому не рекомендую проводить подобные эксперименты. Не знаю, давали римским рабам, трудившимся на производстве негашеной извести, молоко за вредность или нет. Думаю, что давали. Если вы почитаете список продуктов, которыми Катон рекомендует кормить рабов, то поймете, что рабство, в принципе, дело довольно сытное и вкусное…
Температура обжига известняка высока. Но не запредельна – 900 °C. Для сравнения: температура плавления меди, например, значительно превышает 1000 градусов, так что оперировать подобными температурами люди научились давным-давно: в очаг пламени просто нагнетали кислород (воздух) с помощью кожаных мехов, и все было тип-топ – температура росла, и все были довольны.
Я не буду сейчас подробно описывать процесс гашения извести, в нем достойно упоминания лишь одно обстоятельство: древнеримские технологические стандарты были строги не только к чистоте песка и составу смеси, но и срокам выдержки извести, а также к способам ее гашения. Строительные кулинары, понимаешь!.. Для достижения определенного «вкуса» известь порой гасили не водой, а вином и секли особыми металлическими секирами. Римский закон обязывал выдерживать известь не менее трех месяцев, чтобы все нужные химические процессы прошли по всему объему реагента. А для особо ответственных конструкций срок выдержки измерялся годами. Хороший цемент – как вино: чем дольше выдержка, тем лучше.
Римляне – народ с инженерно-юридическим складом ума, поэтому древнеримские рецепты пережили тысячелетия и применялись вплоть до XIX века включительно. Да и по сей день тысячелетние рецепты приготовления растворов принципиально ничуть не изменились. В жизнь просто вошли новые технологии смешивания, новые реагенты, автоматизированные заводы, но принципы остались теми же: измельчение, обжиг, гашение, смешение…
