Кирпичная кладка римской арки в городе Помпеи на юге Италии
В Викторианскую эпоху в Великобритании (1837–1901 гг.) и в период между двумя мировыми войнами использование кирпича в строительстве достигло своего пика. Одно из моих любимых зданий в Лондоне – величественный фантазийный готический отель «Сент-Панкрас Ренессанс» Джорджа Гилберта Скотта – яркий пример постройки с открытыми кирпичными стенами. Каждый год в Великобритании изготавливали до десяти миллиардов кирпичей. Кажется, все постройки – от заводов до жилых домов, от канализаций до мостов – делали из кирпича и никак его не скрывали.
Подобные временные масштабы – несколько тысячелетий строительства – и так трудно себе представить. Но ничто не сравнится с временными масштабами образования сырья для изготовления кирпичей. Во время съемок «Британии под ногами» – документального фильма в двух частях о земле и о том, что находится под ней, я посетила глиняную шахту на северо-востоке Лондона. Передо мной раскинулась огромная глиняная скала, раскопанная шахтерами под землей прямо под Лондоном. Владелец шахты показал наверх – там глина была цвета ржавчины. «Эта глина новая, ей всего двадцать миллионов лет». По моему ошеломленному выражению лица он понял, что стоит продолжить рассказ. Он пояснил, что в более «новых» слоях глины гораздо выше содержание железа, которое и придает ей рыжий оттенок. Глина в основании скалы чище, поэтому она голубовато-серого оттенка, а это верный признак того, что эта глина старше.
Под словом «старше» подразумевается, что ей более 50 миллионов лет. Когда-то давно магматические (вулканические) породы выветривались и перемещались под воздействием воды, ветра и льда. Когда скалы и камни двигались, они собирали частицы других минералов – например, кварца, слюды, извести или оксида железа. Эта смесь камней и минералов перемещалась далеко от места происхождения в виде отложений на дне рек, долин и морей. В этих средах рождались, жили и умирали растения и животные, создавая слой органического вещества, который затем покрывался слоем камня, и т. д. Постепенно, за миллионы лет, при нужных температурных условиях и высоком давлении, эти слои превращались в осадочные породы. И именно их выкапывали шахтеры из-под земли. Владелец шахты рассказал мне, что благодаря своему непостижимому возрасту глина полна окаменелых остатков тропических растений вроде мангровых пальм (которые когда-то процветали на территории Британии) и животных – прародителей птиц, черепах и крокодилов, которых на земле уже нет.
Добытую глину используют для многих целей: из нее изготавливают горшки, школьные поделки и, конечно, кирпичи. Для этого ее транспортируют из шахт на заводы, где ее превращают в аккуратные твердые параллелепипеды. Принцип обжигания глины не изменился с древних времен, зато изменился способ приготовления. Сначала мы добавляем в глину дополнительный песок или воду, чтобы придать ей нужную консистенцию, и она становится твердой, но при этом податливой. Затем ее помещают в аппарат, который продавливает ее через форму или прессует (как ручной пресс в детском пластилиновом наборе, только в больших масштабах). Глина приобретает форму длинной прямоугольной колонны, которую потом режут на кирпичи и отправляют в сушилку, чтобы мягко извлечь из нее как можно больше влаги – иначе кирпичи треснут, о чем предупреждал Витрувий. Сушилку устанавливают на относительно низкую температуру в 80–120°C, и в ней достаточно влажно, чтобы кирпичи не пересохли слишком быстро на поверхности, пока внутри они еще сырые. А при просушке они сжимаются.
Если прекратить процесс на этом этапе, то получатся кирпичи античного образца, обожженные в печи. Следующий шаг как раз и отличает современные кирпичи от древних. Кирпичи обжигают при температуре от 800°C до 1200°C, благодаря чему частицы глины плотно сплавляются друг с другом, и структура материала проходит фундаментальные изменения. Глина превращается в керамику – больше похожую на стекло, чем на высушенную глину. Такой обожженный кирпич гораздо долговечнее обычного высушенного кирпича, и потому сегодня в строительстве мы используем именно его. Обожженный кирпич довольно прочный: если взять четырех слонов, на которых стоит Земля (и которые виноваты в землетрясениях) из индийской мифологии, добавить еще одного слона на удачу и заставить их встать друг на друга, а вниз подложить один кирпич, то кирпич останется цел и невредим.
Чтобы превратить груду кирпичей в здание, нам понадобится специальный клей или раствор, которым можно соединить кирпичи и превратить их в единое целое. Древние египтяне для этих целей использовали минеральный гипс, из которого получали штукатурку (известную также как парижский гипс, потому что в основном его находили и добывали в районе Монмартр). К сожалению, гипс неустойчив к воздействию воды, так что постройки, скрепленные гипсом, в итоге повредились и разрушились. Но, к счастью, египтяне пользовались и другой смесью с содержанием извести. Она затвердевала и становилась прочнее при высыхании (и впитывала углекислый газ из атмосферы) и оказалась устойчивее гипсовой смеси. Если смесь изготовить правильно, то она придает постройке прочности и служит очень долго: фрагменты лондонского Тауэра построили с использованием известковой смеси, и спустя 900 лет его стены по-прежнему прочные.
В смесь часто добавляют и другие материалы, чтобы добиться различных свойств. В Китае при строительстве Великой стены в смесь добавляли небольшое количество клейкого риса. Рис в основном состоит из крахмала – и благодаря этому смесь прочно скрепляет камни, но при этом обладает некоторой гибкостью, так что она едва ли растрескается, если стена начнет слегка двигаться при нагревании и охлаждении, в зависимости от времени года. Древние римляне добавляли в смесь кровь животных, потому что считали, что это придает ей устойчивости при воздействии мороза. Купол Тадж-Махала скреплен чуной – смесью негашеной извести, молотых ракушек, мраморной пыли, камеди, сахара, фруктового сока и яичного белка.
Большинство домов в Соединенном Королевстве сейчас строят из кирпича, потому что это дешево. Но у кирпича есть и свои недостатки. Для укладки кирпичей требуется труд специалиста, и это относительно медленный процесс. Стандартный размер кирпичей дает мало возможностей при создании форм построек, которые из них создаешь. К тому же кирпичные постройки слабо выдерживают силу растяжения: раствор в соединениях да и сами кирпичи при воздействии силы растяжения могут треснуть. Кирпичи можно использовать только в тех конструкциях, где на них воздействует в основном сила сжатия. Они недостаточно прочны для того, чтобы выдерживать вес высоких зданий (сталь и бетон выдерживают гораздо большую силу сжатия, как мы позже увидим), поэтому они непригодны для строительства высотных зданий и больших мостов. Однако там, где ключевым фактором при строительстве становится низкая стоимость, кирпичи очень популярны. В мире за один год производится примерно 1,4 триллиона кирпичей. На один Китай приходится около 800 миллиардов, а на Индию – около 140 миллиардов. Компания «Лего», например, производит всего лишь 45 миллионов деталек в год.
