Древний строительный материал. Римский бетон особенности


Древний строительный материал

Римский Бетон

Итак, вы познакомились с римским бетоном, применявшимся античными строителями почти 2000 лет назад — этим древним строительным материалом, который, во многом преобразившись, смело шагнул в наш XX в. и прочно занял в нем лидирующее по­ложение среди конструкционных материалов. Вы узнали, почему только в Древнем Риме бетон получил столь широкое распро­странение, почему столь удачное сочетание потребностей и воз­можностей римского общества привело к строительству из бетона именно в Риме и не могло возникнуть нигде, кроме Рима — ни в Греции, ни в Этрурии, ни в другом государстве. Впос­ледствии, когда Римская империя стала распадаться и возник большой дефицит рабочей силы, постепенно пропал интерес к этому древнему материалу. Кустарно-ремесленный способ ведения хозяйства средневековья привел к тому, что бетон практически вышел из употребления и был почти забыт. Такое «забвение» Продолжалось очень долго — до тех пор, пока потребности моло­Дых капиталистических государств не заставили вновь обратить На него внимание строителей. Но произошло это спустя почти 1300 лет после падения Древнего Рима.

Несомненно, что на широкое распространение римского бетона определенное влияние оказала политическая и экономическая структура античного общества, особенно ее победоносные войны с завоеванием большого количества золота и громадным притоком рабов. Однако не в меньшей степени, а может быть, даже в боль­шей, этому способствовал и ряд крупных технических достиже­ний. В частности, открытие риМлянами свойств пуццолановых добавок, значительное улучшение состава бетона за счет исполь­зования чистых и даже в отдельных случаях фракционирован­ных заполнителей взамен ранее применявшегося грунта и тща­тельное уплотнение бетонной смеси, которому римляне уделяли большое внимание и которое в значительной степени способ­ствовало улучшению качества бетона. Предположительно, в период наивысшего развития бетона (11 в. н. э.) римлянами были разработаны и новые виды вяжущих веществ типа романцемеита, позволившие в значительной степени улучшить физико-меха­нические и деформативные характеристики возводимых ими бетонных сооружений. Следует. указать и на строгий, обязатель­ный контроль при получении и приемке исходных материалов для бетона, и на методы производства работ.

Сочетание указанных нововведений и явилось, вероятно, той ос­новной причиной поразительной долговечности римского бетона, которую до сих пор нередко связывают с якобы утраченными секре­тами античных строителей. Помимо этого представляется, что по - ' вышению долговечности бетона способствовали и географические условия Италии с ее теплым и влажным климатом, в то время как в других странах с более суровым климатом постройки из такого же бетона сохранились плохо.

В наше время трудно допустить возможность использования римской технологии в производстве бетонных работ, хотя возве­дение долговечной и красивой каменной опалубки-облицовки на бетонной стене не лишено смысла. Вероятно, сегодня не потеряли своей значимости и конструктивные особенности римских бетонных дорог, полов, сводов и куполов, особенно в связи с тем, что, не умея бороться с растягивающими и изгибными напряжениями бетонных конструкций, римляне прекрасно «научи­ли» их работать на сжатие. И этот опыт древнеримских стро­ителей заслуживает самого пристального внимания. Несомненно, большой интерес представляет и химико-минералогический состав римских цементов.

Сегодня обстоятельства заставляют нас строить быстро и эко­номично, но не всегда эстетично. Для римлян же красота была требованием, без которого сооружение теряло право на жизнь.

Необходимо рассмотреть еще один важный вопрос. Это

Очередной вопрос-загадка. Железобетон. Применялся ли он в

Древнем Риме?

На основании современных исследований вывод напрашивается отрицательный. У древних авторов также отсутствуют какие - либо сведения о применении металлической арматуры. Упоминает­ся лишь об использовании «скрепления» в бетоне— веток и стеб­лей деревьев, шерсти животных. Витрувий в одной из своих книг советует при строительстве небольших сводов употреблять побеги тростника с ивой.

Однако недавно на территории Австрии — бывшей римской провинции — обнаружены интересные археологические находки. Неподалеку от города Клагенфурта (бывший Норикум) в бетон­ном перекрытии свода отопительного канала найдены метал­лические вкладыши в виде полосового железа шириной 2—3 см и толщиной 4—б мм. Время сооружения — приблизительно 15 г. н. э. Арматура в виде сплетенных сеток обнаружена также в одном из перекрытий Геркуланума и термах Траяна в Риме. Есть сведения о применении в качестве арматуры бронзовых ^стер­жней.

Можно ли по этим немногочисленным фактам делать вывод о применении железобетона в Риме? Видимо, в современном значе­нии этого понятия, когда под словом «применение» подразумевает­ся широкое распространение продукции в практике строитель­ства,— нет.

Античные строители скорее всего имели представление о мате­риале, подобном железобетону, возможно, даже «почувствовали» отдельные его достоинства, однако внедрить его в массовое производство так и не смогли. Для этого в то время не было технических возможностей. Был большой дефицит металла, не было соответствующих производств и технологий, где можно было бы его выпускать; недостаточно было «высокомарочных вяжущих веществ», которые смогли бы обеспечить заданное сцепление с бетоном. Древний Рим, его общественный строй и вся та эпоха оказались неподготовленными работать с железо­бетоном. И это был далеко не единичный случай. Так, римляне оказались не готовы к внедрению паровой турбины, не смогли применять у себя асфальтобетон и другие нововведения, хотя все это им было известно.

Каждому материалу, технологии или устройству необходимо свое время и железобетон здесь не исключение.

В заключение хотелось бы напомнить слова известного фран­цузского историка архитектора Огюста Шуази о том, что в отно­шении архитектурно-декоративных форм мы прибегаем к заимст­вованию у древних римлян и, вероятно, в производстве кон­струкций мы также могли бы кое-чему у них поучиться. «И бетон­ных конструкций»— скажем мы.

[1] Один из 7 холмов, на которых возник Рим.

[2] Имелся в виду необожженный глиняный кирпич — сырец, зачастую с при - местью соломы, сушеной травы и т. п.

[3] Применяемые в современном строительстве лесоматериалы также под­разделяются на три группы: круглые, пиленые и изделия и полуфабрикаты из древесины.

[4] Лебедка с барабаном на вертикальном валу.

[5] Польза продолжительного уплотнения смеси подтверждается и индийской практикой бетонного строительства. В Бенгалии. где песок или его часть В растворе заменялась тонкомолотым кирпичом (суркхи), применяли следующий способ производства работ: жирную известь и суркхи смешивали В мокром состоянии на бегунках до образования клейкой массы, которая Добавлялась к заполнителю, после чего раствор тщательно перемешивался и укладывался. Трамбование продолжалось в течение многих часов « заканчивалось лишь тогда, когда вода, налитая на поверхность раствор& переставала впитываться в него.

[6] Туфовый песок, придающий раствору гидравлические свойства.

[7] Дж. Б. Пиранези (1720—1778 гг.), итальянский гравер, во время капиталь­ного ремонта Пантеона, когда с внутренней стороны купола была отбита штукатурка, воспользовался этим и зарисовал все детали купола. Рис. 45 и 46, взятые из книги О. Шуази, точно воспроизводят рисунок Пиранези, на котором изображена конструкция внутреннего каркаса '/в части купала.

[8] Квадратные или многоугольные углубления на потолке или внутренней поверхности арки, свода. Играют конструктивную и декоративную роль.

Производим и продаем бетономешалки шнековые - растворосмесители для приготовления бетонного раствора для изготовления шлакоблоков, тротуарной плитки и других строительных изделий. Фото бетономешалки шнековой: Описание конструкции бетономешалки шнековой Бетономешалка состоит из: …

Римский народ сдержан теперь И о двух лишь вещах беспокойно Мечтает, Хлеба и зрелищ... Ювенал Римские зрелищные сооружения, включая театры, стадионы и ипподромы (гипподромы), ведут начало из Греции. Считается, что …

msd.com.ua

Римский бетон: Из истории строительства и строительной техники Древнего Рима // В.А. Кочетов,

Инженерные сооружения

Древний Рим славился не только храмами и дворцами, но и портами, гаванями, мостами, тоннелями и т. д. В период становления и во времена Республики (III—I в. до н. э.) Древний Рим проводил завоевательную политику, главным образом с помощью сухопутных войск. Военно-морской флот был слабым и развивался медленно. Это и обусловливало длительные сроки строительства портов, причалов, волнорезов, маяков и других подобных сооружений. Однако впоследствии все меняется. Захват большого количества заморских владений и развивающаяся торговля требовали расширения сети гидротехнических сооружений.

В конце республиканского периода в первые два века Империи (I—II в. н. э.) закладывается строительство новых портов и гаваней, разворачиваются работы по всей прибрежной полосе итальянского «сапога». Гавани были призваны защищать корабли от неприятеля и от разрушительного действия морских штормов. Они во многом походили друг на друга. Обычно гавани представляли собой водный бассейн, защищенный со стороны моря естественными или чаще искусственными ограждениями — молами и волноломами. Молы представляли собой как бы две вытянутые руки, охватывавшие всю акваторию порта. На уровне входа в гавань, чуть дальше в море устраивался третий мол.

Подводная часть молов и волноломов обычно устраивалась в виде каменной насыпки, надводная — из тесаного камня, а средняя сооружалась из бетона. Иногда в приливных портах (Остия, Антиум, Поццуоли и др.) в целях свободного входа и выхода воды оградительные сооружения возводились в виде арочных мостов-молов. Много полезных советов по поводу строительства портов и гаваней дает Витрувии. Так, по экономическим соображениям, он требует начинать возводить такие сооружения с выбора места, чтобы по возможности избегать строительства искусственных молов. При этом он обращает особое внимание на устройство входа в гавань, который должен быть с мощными крепостными строениями и обязательно с цепью, перегораживающей вход кораблям противника.

В период Республики ведущим портом Италии становится город Путеол. Позднее, на рубеже двух эр, значение его падает и переходит к новому городу — воротам Рима — Остии, расположенной в одной миле от устья Тибра. Акватория порта представляла собой громадный по тем временам бассейн размером 760 X 970 м, окруженный молами шириной по 48 м каждый. Римский историк Светоний пишет, что «гавань в Остии соорудил (Клавдий), проведя справа и слева рукава, а у входа в самом глубоком месте выстроил мол. Чтобы придать ему более солидное основание, он предварительно затопил корабль, на котором был привезен в Рим большой обелиск из Египта, потом, набив сваи, он построил на них высочайшую башню по образцу Фарозского маяка в Александрии, дабы по его огням корабли направляли свой бег ночью».

Впоследствии в зоне порта произошло постепенное обмеление из-за наносного ила Тибра, поэтому император Траян в период с 100 по 106 г. строит практически новую, еще большую по размерам гавань, названную его именем. Она включает в себя шестиугольный док-бассейн площадью 322 тыс. м2 и примыкающий к ней канал. На территории порта и гавани произведены громадные по объему строительные работы. По оценкам специалистов там было переработано 2,4 млн. м3 грунта и возведено 550 тыс. м3 строительных конструкций из римского бетона, включая 1970 подпорных стенок для набережной. Витрувий в своем трактате (кн. V, гл. 12) описывает способы производства работ при сооружении бетонных молов подобных им конструкций. Это способ подводного бетонировани, способ сооружения крупногабаритных бетонных элементов, способ ряжевой перемычки.

По первому способу «...в спокойно воде,— пишет Витрувий, где хотели вывести мол, место окружалось шпунтовой стенкой из вбитых в дно моря дубовых свай с заложенными в их пазы крепкими досками». После устройства такого ограждения «...на небольших судах подвозили заранее перемешанный раствор, составленный в пропорции 1 : 2 (известь : песок из района Кум) и битые камни. В раствор добавляли камни, и всю массу высыпали на место укладки с помощью ящика без дна...».

В местах, где море было неспокойно и где этот способ был неприменим, римляне пользовались другим способом — изготовлением крупногабаритных бетонных элементов на берегу моря. На берегу устраивалась деревянная платформа, одна из частей которой делалась строго горизонтальной, а другая — наклонной. Эта наклонная часть платформы обшивалась до уровня горизонтальной платформы досками и в образовавшееся пространство засыпался песок, с тем чтобы получилась большая общая горизонтальная поверхность. На этой поверхности с помощью деревянной или чаще каменной опалубки формовали из римского бетона любой требуемый элемент — большой прямоугольный блок или тетрапод и оставляли их для последующего твердения и набора прочности на два месяца. Затем по истечении указанного срока доски, удерживавшие песчаную засыпку, разбирали, песок высыпался, а готовый бетонный элемент плавно «сходил» в море, где его с помощью «силы волн» устанавливали на нужное место.

Есть сведения, что в период правления императора Калигулы (37—41 гг. н. э.) в Неаполе был сооружен большой причал из бетонных блоков, изготовленных на берегу. Если это было действительно так, то можно считать, что в порту Калигулы 1950 лет назад впервые в мировой строительное практике были изготовлены и использованы крупногабаритные массивные сборные бетонные блоки. В местах, где не было пуццоланы, римляне при изготовлении молов и волноломов применяли третий способ — с помощью «ряжевой перемычки». Для этого они, как пишет Витрувий, огораживали место строительства двойной стеной («ряжевой перемычкой») из свай и шпунтовых досок.

Образовавшийся промежуток между досками заполняли глиной, которую забрасывали в воду в травяных мешках и затем плотно утрамбовывали. «Окружив таким образом часть моря водонепроницаемой перемычкой из двух стенок с глиняным заполнением, они удаляли воду с помощью гидравлических машин, осушали это место, вырывали для фундамента ров до материка и возводили бетонный массив (мола) или стену из камня на обыкновенном известковом растворе». Был и еще один очень простой, но более дорогой способ сооружения больших молов и маяков, о котором уже упоминалось раньше — это затапливание старых кораблей. Для этого отслужившие свой век суда доставлялись к месту будущего строительства, заполнялись камнями или бетоном и затапливались.

В наше время археологами были не раз обнаружены останки таких затопленных кораблей, например в Остии и других местах. Наиболее сохранившийся античный мол из монолитного римского бетона существует в испанском городе Ампуриасе. Сохранились остатки волнолома с руинами маяка и полуразрушенными складами в Лептис Магна (Ливия). Ряд подобных гидротехнических сооружений «уцелел» в городе Сиде (южная Турция). Крайне любопытны в смысле долговечности бетона сооружения старой итальянской гавани Чивита-Веккия. Она расположена на открытом побережье и все ее портовые сооружения находятся под защитой бетонного мола. Этот бетонный мол, как обычно, с каменной облицовкой, построенный в период 75—78 гг. н. э., имеет длину 85 м, ширину 6 м и высоту 7 м.

Несмотря на то, что он изо дня в день подвергается действию соленых морских волн, против которых современный портландцемент без специальной защиты бессилен, он не только простоял более 1900 лет, но и в большинстве своем сохранился. Недаром исследователи разных стран пытаются на его примере изучать долговечность современного гидротехнического бетона. Мосты и тоннели относятся к наиболее сложным и ответственным инженерным сооружениям. Однако при их строительстве римляне также использовали бетон. Уже один этот факт показывает, какое большое доверие приобрел этот материал в то время. Мосты, как любые строительные системы, прошли очень длинный путь развития, начиная от перекинутого над пропастью ствола дерева, и до громадных железобетонных исполинов, переброшенных сегодня через многокилометровые препятствия.

В римской истории мост из-за сложности возведения считался чем-то символическим, поэтому даже высшие священнослужители, а впоследствии и римские папы носили дополнительный титул «pontifex maximus», т. е. высший, заслуженный мостостроитель, опекун мостов. Особую сложность при строительстве мостов представляло возведение сухих фундаментов и опор. Примерно с I в. н. э. их начинают строить в основном из бетона с каменной облицовкой, хотя есть примеры и более раннего использования бетона в мостостроении. Предполагают, что бетон был использован в опорах известного акведука Понт-дю-Гар, построенного в конце I в. до н. э.

При низком уровне воды в реках были обнаружены остатки бетонных фундаментов римских мостов в Италии, ФРГ и на территории Австрии. В 101—103 гг. по приказу императора Траяна известным древнеримским инженером-строителем Аполлодором Дамасским был возведен мост через Дунай. Общая длина моста составляла 1071 м, он имел 20 бетонно-каменных опор и деревянные пролетные строения. По своим размерам мост являлся одним из крупнейших инженерных сооружений того времени. К сожалению, описание моста, сделанного Аполлодором, было утрачено и напоминанием о нем служат оставшиеся бетонные опоры, которые показываются из Дуная при падении уровня его вод.

Свидетельством существования моста служит медаль, выбитая Траяном в честь окончания его строительства, барельеф колонны Траяна в Риме, а также небольшие заметки очевидцев. По всем этим документам можно сделать вывод о том, что мост был арочный. У Прокопия и Диона Каасия (примерно 220 г. н- э.) можно найти незначительные сведения о применявшихся при его строительстве материалах. Так, по описанию Диона Каасия, мост Траяна через Истр, как тогда называли Дунай, состоял из «...20 быков, сделанных из тесаных камней, высота их 150 футов (45 м), не считая фундаментов, толщиной 60 футов (18 м). Эти были расположены друг от друга на расстоянии 170 футов (51 м), соединены арками...» Теофил (прибл. IV в. н. э.) указывал, что для возведения Фундаментов и опор моста применялись большие короба, которые «заливались смесью крупных камней и цемента...».

Таким образом, можно предположить, что опоры моста выполнены из бетона, заливавшегося в большие деревянные короба по методу «опускного колодца» или в опалубку, образованную каменной кладкой, т. е. по первому способу, описанному Витрувием. Исследования опор моста, выполненные уже в наше время, показали, что использованный в бетоне цемент с современных позиций можно отнести к романцементу, полученному путем обжига местных мергелистых пород. Это уже второй случай, подтверждающий применение в качестве вяжущего вещества в римских бетонах романцемента. В зерновом составе бетона обнаружено, что 1/3 его занимал песок и 2/3 крупный заполнитель. При этом общее весовое соотношение материалов в бетоне было следующим: 1 : 2,1 : 2,6 (цемент : песок : битый кирпич).

Количество цемента на 1 м3 бетона составляло примерно 300 кг. Прочность бетона на сжатие в возрасте более 1830 лет (испытания проведены в 1935 г.) составила 30,5 МПа. Разрушение проезжей части моста, видимо, произошло не вследствие низкого качества бетона, а скорее из-за конструктивных особенностей моста — низкорасположенного от воды основания, деревянных пролетных строений и т. п., хотя есть предположение, что император Адриан отдал приказ уничтожить его, опасаясь наступления варваров. Можно отметить также мост св. Ангела, построенный в Риме из камня и бетона в 134 г. Мост переброшен через Тибр и ведет к мавзолею императора Адриана.

Он имеет восемь арок, три средние из них имеют пролет по 18 м. В настоящее время итальянскими инженерами исследуется бетон этого моста. Семь из девяти сохранившихся опор моста в Трире, построенного в 140 г., сделаны из римского бетона, облицованного базальтовыми квадрами. По свидетельству современных исследователей, на сегодня по всей территории бывшего древнеримского государства известно более 1000 мостов, значительная часть которых выполнена с бетонными опорами. Во II—I вв. до н. э. потребность римлян в дорогах настолько возросла, что удовлетворять ее пришлось не только за счет строительства мостов, но и тоннелей. До наших дней сохранились развалины нескольких древнеримских тоннелей, часть из которых выполнена с применением бетона.

В конце I в. до н. э. римский архитектор Коккеус получил от императора Агрипны срочный заказ на строительство сразу нескольких тоннелей. Один из них, названный впоследствии «грот Коккеус», был длиной в километр. Как и дороги, он был строго прямолинеен, имел две полосы движения и шесть вентиляционных шахт, через которые осуществлялась подача свежего воздуха, а заодно н освещения тоннеля. Глубина заложения этого тоннеля составляла 30 м. В дальнейшем Коккеус построил еще несколько тоннелей, хотя и меньшей длины. Предполагают, что в последних из ннх бетон использовался при возведении внутренней отделки со специальной трехслойной штукатуркой в качестве гидроизоляции. Позднее, во времена Клавдия (1в. н. э.), была осуществлена проходка очень большого гидротехнического тоннеля, предназначенного для спуска вод Фуцинского озера в реку.

Общая длина тоннеля составляла более 5600 м, а перепад высот 8,4 м. Часть строительных элементов этого тоннеля была также выполнена с применением римского бетона. Это был самый длинный искусственный подземный тоннель до 1876 г.. до тех пор пока не был сооружен тоннель Мон-Сени (Mont Ceiiis). Причем тоннель Клавдия функционировал до 1875 г., после чего на его месте был построен новый. С падением Римской империи (в начале V в. н. э.) дороги перестали строиться и постепенно приходили в негодность. Вместе с ними на длительное время прекратилось и строительство инженерных сооружений.

СТРАНИЦЫ:

www.steklo.biz

Чему римский бетон может научить современный? ПроСтройМат.ру

текс оригинала сохранен (прим.- простроймат.ру)

Как ни смешно говорить это, но, кроме большей энергоэффективности и экологичности, римский предшественник современных бетонов отличается ещё и повышенной устойчивостью к воздействию воды.

Новое исследование обнаруженных в морской среде образцов древнеримского бетона, выполненное группой под руководством Пауло Монтейро  из Калифорнийского университета в Беркли (США), показало, что этот материал даже более устойчив к коррозии, чем считалось.

Колонна портового сооружения того времени после извлечения водолазами с морского дна показала отменное состояние — особенно для бетонного изделия двухтысячелетней давности. (Здесь и ниже фото LNL, Wikimedia Commons.)

Почти всё, что мы знаем о римском бетоне от его современников, основано на работах Марка Витрувия Поллиона (имя и когномен — гипотетические). В описании известкового строительного раствора, выполнявшего у римлян роль цемента, он рекомендует смешивать известь с пуццоланом (вулканический пепел, пемза и туф естественного происхождения, в основном из-под Везувия) в соотношении 1 к 3 для наземных работ и 1 к 2 для подводных. К слову, вместо обычной воды для производства бетона тогда рекомендовалось использовать морскую. Тем не менее рецепт всё равно очень условен, потому что ни количество добавлявшейся воды, ни точное время рекомендуемого схватывания Витрувий не приводит.

Основу портландцемента сегодняшнего типа изготавливают, упрощённо говоря, нагревом смеси известняка и глин при температурах до 1 450 °С. Согласно анализу группы г-на Монтейро, римский цемент производился иначе. Он требовал меньше извести, и известняк нагревался всего до 900 °C или даже меньшей температуры. Тем не менее в том, что касается устойчивости к воздействию воды (а это главная причина разрушения бетонных конструкций современности), он был даже лучше нынешнего.

Почему бы не дать древнеримской технологии зелёный свет, тем более что пуццолан распространён по всему миру, включая регионы, в которых нет ни единого действующего вулкана? «В середине XX века бетонные структуры проектировались для эксплуатации на протяжении 50 лет, и во многих из них сейчас непонятно в чём душа держится, — откровенно замечает г-н Монтейро. — Сегодня мы проектируем здания со сроком эксплуатации 100–120 лет». Само собой, из-за этого нам действительно интересно знать, почему бетонные изделия, пролежавшие 2 тыс. лет под водой, не имеют ни малейших следов разрушения.

Учёные называют следующие важные отличия проанализированных образцов римского бетона от нынешнего материала.

Во-первых, сегодняшний портландцемент состоит из кальция, силикатов и гидратов, в то время как римский аналог включал меньше кремниевых соединений и больше алюминия.

Во-вторых, если портландцемент является попыткой скопировать природный тоберморит и дженнит, но на практике его структура не вполне соответствует идеалу, то римский цемент и бетон, для которого он служил связующим, как раз совпадают с тоберморитом. Почему? — В силу присутствия в римском варианте тоберморита алюминия, придающего ему бóльшую жёсткость.

Что может означать внедрение сходных технологий сегодня? В римском бетоне известняка всего 10% по весу, при этом он требует куда меньшего нагрева. Хотя полностью заменить нормальный портландцемент римским по ряду причин нельзя (к примеру, римский дольше схватывается, да и применять морскую воду не везде удобно), широкое использование последнего способно значительно снизить энергозатраты на изготовлении нынешних 19 млрд тонн бетона в год, служащего причиной 7% глобальных выбросов углекислого газа и потребителем значительной части доступной человечеству пресной воды.

Кесарея (Израиль), портовые сооружения которой были построены Иродом из 24 000 м³ пуццолана. До искусственных молов никакой гавани в этом районе не было, тем не менее искусственная существует до сих пор, правда, теперь уже под водой.

Наконец, и это весьма важно, замедление темпов коррозии современного железобетона может резко уменьшить затраты на строительство новых зданий и сооружений и ремонт старых. Разумеется, чтобы римскую сказку сделать былью, выводы по структуре использовавшего древними бетона должны быть взяты на вооружение современными инженерами.

Подготовлено по материалам Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США).

Источник

Вы можете обсудить интересующие темы или предложить новые на форуме портала /forum.

www.prostroymat.ru

Римский бетон: Из истории строительства и строительной техники Древнего Рима // В.А. Кочетов,

Римские дороги

Дороги прославили Древний Рим. Дороги — это торговые пути, пути сообщения, которые способствовали развитию Древнего Рима, его культуры и цивилизации. По ним перевозили награбленную в завоеванных странах добычу, перегоняли тысячи рабов. В начале II в. во времена Траяна существовало уже около 100 тыс. километров государственных дорог, преимущественно с твердым покрытием. Они были хорошо обустроены и содержались в отличном эксплуатационном состоянии. На основных дорогах Рима через каждую римскую милю (примерно 1,5 км) устанавливались дорожные знаки. Предусматривались станционные дома-гостиницы и ремонтные службы. Все это способствовало их большой пропускной способности.

Так, по свидетельству современников, император Август мог в течение светового дня проезжать по римским дорогам 185 км, а Тиберий за сутки покрывал расстояние в 350 км. При четкой работе всех служб и быстрой смене лошадей в среднем удавалось проезжать до 300 км в день. Вероятно, большинство дорог Древнего Рима строилось в соответствии с требованиями первых «технических условий», так называемых «12 таблиц», разработанных еще в 450 г. до н. э. Согласно этому документу дороги по ширине делились на следующие части (полосы): семита (semita) или пешеходная полоса шириной 30 см, итер (iter)—полоса для всадников и пешеходов шириной не более 92 см; актус (aktus)—полоса для одноупряжных повозок и экипажей шириной 122 см и двухполосная виа — (via)— основная проезжая часть шириной около 244 см. Таким образом, если считать, что семита, итер и актус проходили с обеих сторон дороги, то общая их ширина с учетом двойной виа составляла, приблизительно от 7 до 10 м.

В более поздние времена империи этим размерам перестали строго следовать. Первой стратегической дорогой римлян считалась Аппиева, проложенная в 312 г. до н. э. цензором Аппием Клавдием Крассом. Это была наиболее широкая мощеная дорога, соединившая Рим с Капуей. Именно вдоль нее были распяты на крестах 6 тыс. рабов, восставших под предводительством Спартака. Длина Аппиевой дороги составляла 540 км, а ширина 7...8 м. Как и большинство крупных дорог Древнего Рима, она, невзирая на рельеф местности была на большей части прямая, как луч. Аналогичной была «виа Фламиниа»— Великая Северная дорога, построенная приблизительно в 220 г. до н. э. Это была, пожалуй, самая длинная по протяженности дорога, которая шла от Рима к северу Италии через Альпы и далее — по берегу Адриатического моря в Византию.

Считается, что до конца I в. до н. э. почти весь Италийский полуостров был пересечен дорогами, ведущими в Рим. В то время в римских городах была распространена прямоугольная координатная сетка расположения домов с длинными и прямыми улицами. Это не значит, что все улицы были такие. Внутри кварталов улицы, наоборот, были узкими и кривыми, но главные улицы отличались от них. Они нередко имели ширину 12 м, а в отдельных городах, как, например, в Кельне, расстояние между фронтонами зданий достигало 32 м. Основная дорога там с учетом тротуаров имела ширину 22 м, а без учета тротуаров 11 — 14 м. В пределах города на дорогах обязательно устраивался тротуар шириной от 0,5 до 2,4 м, который отделялся от проезжей части бордюрным камнем высотой около 45 см.

Основание таких дорог обычно дренировалось при помощи специальных водостоков и кюветов, а их поверхность всегда была приподнята над уровнем земли и имела небольшой уклон к периферии. Общая толщина римских дорог составляла от 80 до 130 см, хотя отдельные из них достигали 240 см. Как правило, дороги были многослойными, из четырех-пяти слоев, со средними слоями из бетона, хотя абсолютной уверенности в этом нет. Нижний слой многих дорог представлял собой основание из каменных плит толщиной 20—30 см, которые укладывались на хорошо уплотненное земляное полотно через растворную стяжку, с последующим выравниванием их песком. Второй слой толщиной 23 см состоял из бетона (битого камня, уложенного в раствор). Третий слой толщиной тоже 23 см был из мелкогравийного бетона. Оба бетонных слоя тщательно утрамбовывались.

Это была самая сложная и изнуряющая часть работы, которую выполняли в основном рабы и иногда воинские подразделения. Последний, верхний слой дороги покрывался большими каменными блоками площадью 0,6—0,9 м2 толщиной около 13 см. Считается, что большая часть Аппиевой дороги сооружена именно так. Таким образом, по данным ряда исследователей, занимавшихся изучением римских дорог, можно констатировать, что обязательным элементом римских дорог являлся слой бетона толщиной около 30 см. который укладывался между каменными плитами основания и каменной брусчаткой верхнего покрытия. Французский инженер М. Флере еще в начале XIX в. описал устройство римской дороги с гравийным покрытием. Грунт, по его сведениям, вырывался на глубину до четырех футов (120 см), после чего дно траншеи тщательно уплотнялось окованными деревянными трамбовками. На дно заливалась известково-песчаная постель толщиной в один дюйм (2,5 см), на которую укладывался слой плоских широких камней. Поверх этих камней снова заливали слой раствора и хорошо уплотняли.

Следующий слой толщиной 9—10 дюймов (23—25 см) состоял из бетона, где крупным заполнителем были камни булыжника и гравия. Помимо них использовали также черепицу и каменные обломки разрушенных зданий. Выше этого слоя укладывался новый слой бетона на более мелких камнях, толщина которого составляла около одного фута (30 см). Последний верхний слой толщиной три-три с половиной фута (90—105 см) состоял из крупного гравия или щебня, который особенно тщательно утрамбовывался в течение нескольких дней. Более дешевые дороги состояли из каменной засыпки толщиной 13 см, перемешанного слоя грунта, известняка и песка толщиной 46 см, слоя уплотненного грунта толщиной около 46 см и верхнего слоя из булыжника и битого камня. Были и другие разновидности дорог.

Так, в Лондоне сохранилась древнеримская дорога с толщиной дорожной одежды 230 см, сделанная полностью из бетона с покрытием из белых черепичных плит. Интересно, что вся бетонная масса дороги заключена между каменными подпорными стенками. В римских дорогах была тщательно продуманная система дренажа, поэтому толстая масса бетона при отрицательных температурах не растрескивалась. Дорожное покрытие не имело температурных швов и было пригодным в основном для мягкого итальянского климата. В северных провинциях Римской империи уже можно было наблюдать трещинообразование, поэтому в более поздний период империи римляне почти прекратили строить дороги с применением бетона.

Трасса римских дорог размечалась с помощью двух параллельно натянутых веревок, которые определяли ее ширину. Прямолинейность обеспечивалась с помощью прибора «грома», хотя чаще для этой цели пользовались более простым, но эффективным способом — с помощью дыма от далеко расположенного костра и какой-либо промежуточной точки. На строительство дорог сгонялось большое количество рабов. Привлекались также воинские части и свободное население. Громадный объем каменных материалов добывался и перерабатывался вручную. При этом большие камни раскаляли на кострах, а затем обливали холодной водой. Большинство римских дорог эксплуатировалось еще в XIX в., а отдельные сохранились до наших дней. Интересно, что римлянам был известен природный асфальт и даже в сочетании с песком и битым камнем, но они не использовали его для одежды верхнего покрытия дорог.

Таким образом, можно отметить достаточно мощную и прочную одежду дорог Древнего Рима, составлявшую от 0,8 до 1,3 м, а в отдельных случаях до 2,4 м. По современным понятиям дороги такого типа выполнены с чрезмерным запасом прочности. К примеру, дорожная одежда современных дорог такого типа для аналогичных климатических условий не превышает 60—70 см, включая морозозащитный слой и слой износа. Конструкция дорог, подобных Аппиевой, может быть применена для самых тяжелых эксплуатационных нагрузок нашего времени, порядка 15 т на ось автомобиля. Недаром эта одна из самых старейших дорог мира, построенная 2300 лет назад, эксплуатируется и поныне.

Римские дороги обладали рядом других достоинств: наличием в отдельных из них специального слоя износа из естественных камней; возможностью приготовления бетона непосредственно на месте работ; широким применением извести, которая ввиду большой растяжимости по сравнению с современным портландцементом дает бетоны повышенной трещиностойкости. И, конечно, одним из основных достоинств римских дорог является их большая долговечность, доказательством чего служит хорошее состояние отдельных из них в наше время. Например ремонт римских дорог в Испании проводился не чаще, чем один раз в 70—100 лет. По конструктивным особенностям и методам строительства бетонные полы напоминают римские бетонные дороги. Древние авторы, начиная с Варрона (116—27 гг. до н. э.), оставили нам подробное описание бетонных полов, устройство которых они во многом заимствовали у греков.

В Севастополе, в Карантинной бухте, есть чудесный историко-археологический античный заповедник — Херсонес Таврический. В нем до сих пор сохранились руины городских стен с башнями, храмы, мастерские. Сохранился и античный театр, где вечером можно увидеть трагедии греческих авторов. В центральной части заповедника у фонтана находится римский бетонный пол с прекрасной мозаикой. Прошло немногим менее 2000 лет, а он после небольшой реставрации выглядит, почти как новый. Таких полов было выполнено достаточно много по всему Древнему Риму. В конструктивном отношении практически все римские полы, как и дороги, были многослойными, чаще всего — четырехслой-ными, что подтверждено археологическими раскопками. Они обычно были с хорошо утрамбованным грунтовым основанием и чередующимися слоями бетона, раствора, различных по виду и крупности камней и верхнего покрытия в виде растворной стяжки, а чаще всего каменных плит. По назначению римские полы, следуя терминологии древних авторов, делились на «открытые и закрытые», т. е. полы, расположенные под открытым небом и в закрытых помещениях. В свою очередь, они могли быть холодными, теплыми, водонепроницаемыми и т. п.

Открытые полы Варрон советует делать следующим образом: «...Выкапывается площадка глубиной в два фута (59 см), основание которой утрамбовывается. На это основание укладывается щебень либо мелкий дробленый кирпич, в котором заранее оставляются каналы для дренирования воды. Затем засыпается слой угля, хорошо трамбуется и покрывается бетонным слоем, состоящим из крупного песка, извести и золы...» Витрувий в кн. VII, гл. 1, описывая примерно такой же пол, приводит более конкретные указания. «На подготовленное каменное хорошо утрамбованное грунтовое основание — пишет он,— Укладывался слой крупнопористого бетона, состоящего из двух частей извести и пяти частей «старого» щебня, взятого из развалин. Уложенный бетон с помощью большой группы рабочих очень тщательно уплотнялся деревянными трамбовками посредством частых ударов. Толщина этого слоя составляла обычно не более 23 см. Поверх него укладывался второй слой, состоящий из одной части извести и трех частей толченого кирпича, толщиной 15 см. Последний, верхний слой состоял из квадратных или фигурных плиток, которые укладывались строго по уровню и линейке и затем заглаживались точильным камнем и шлифовались...».

Витрувий рассматривает еще несколько видов бетонных полов, отличающихся между собой количеством и толщиной слоев, составом бетона и материалом верхнего покрытия, среди которых обычный пол, водонепроницаемый, под открытым небом, в закрытых помещениях, который устраивался по двойному деревянному настилу или сдвоенным доскам. Определенный интерес представляет конструкция теплого, зимнего пола с дренирующим верхним слоем, который Витрувий называет греческим. Вот как он описывает строительство такого пола: «...Выкапывают яму на два фута ниже уровня триклиния (столовой) и, утрамбовав почву, кладут слой из обожженного кирпича с таким наклоном в обе стороны, что образуется сток к отверстиям каналов. Затем, насыпав и утрамбовав слой угля, кладут массу из крупного песка, извести и золы толщиной в полфута по уровню и правилу, и, когда верхняя поверхность отшлифована камнем, то получается род черного пола, очень удобного, поскольку все, что проливается из бокалов и сплевывается, тотчас же высыхает, а находящиеся там прислужники, даже будучи босыми, не чувствуют холода от подобного рода пола...».

Давно изменилась технология изготовления полов, аналогичных римским. Давно не применяются добавки растительного происхождения, но конструктивный принцип построения многослойных полов и последовательность их исполнения остались такими же, как и два тысячелетия назад. Следует также отметить исключительную долговечность древнеримских полов, многие их которых сохранились до наших дней не только в Италии, но и во многих других странах, в том числе, и в древних городах Северного Причерноморья.

СТРАНИЦЫ:

www.steklo.biz

29. Особенности строительных приемов и конструкций Др. Рима.

Главный принцип, которым руководствовались римские строители, заключался в практицизме и естественной гармонии линий. Объём, масса и форма постройки в совокупности должны органично соответствовать друг другу и при этом опираться на свойства строительных материалов. Что касается декора, то он почти не употреблялся. В Древнем Риме продолжали развиваться стеновые и стоечно-балочные конструкции, унаследованные от этрýсков и греков. Наряду с этим поиски форм, отвечающих новым архитектурным задачам и масштабам строительства, привели римлян к широкому применению арочных и сводчатых конструкций, которые стали оказывать решающее влияние на архитектуру.

С конца II в. до н.э. вошел также в широкое употребление обожжённый кирпич.

Примерно ко II в. до н.э. сложилась техника возведения монолитных стен и сводов на основе раствора и мелкого камня-заполнителя. Римский бетон – это твердеющая на воздухе и под водой смесь извести, вулканического песка и пыли пуццолáны – породы вулканического происхождения, обладающей свойствами гидравлического вяжущего – с битым кирпичом, затворённая умеренным количеством воды.

Вначале бетон применялся лишь для забутовки пустот в стенах. Постепенно заполнитель становился всё мельче, смесь делалась однородной.

Для облицовки бетонных стен римляне применяли обработанный камень (туф, известняки и др.) в виде усечённых пирамид для лучшего сцепления с бетоном, а позднее и обожжённый кирпич.

Уже в период Республики техника сооружения клинчатых конструкций из каменных блоков без раствора достигла высокого совершенства, особенно при строительстве мостов и акведуков. Однако подлинный расцвет сводостроения в Риме наступил лишь с широким внедрением бетона.

Особенностью римских бетонных сводов является их армирование кирпичными каркасами.

30. Пантеон.

Выдающимся сооружением, имевшим центричный круглый план, является римский, «храм всех богов» Римской империи Пантеон (125 г.н.э.). Его пространство перекрыто куполом диаметром 43 м, который оставался непревзойденным до 2-й половины XIX в. и послужил образцом купольной постройки для всех последующих веков.

Стены ротонды покоятся на бетонном фундаменте глубиной 4,5 м и толщиной 7,3 м. Толщина стен — 6,3 м. Стена ротонды состоит из восьми опор — пилонов, соединенных арками. Портик с двумя рядами колонн по восемь выглядит как преддверие храма — пронаос. Внушительные монолитные колонны без каннелюр высечены из красного египетского гранита, а их капители и базы — из греческого мрамора. Своим великолепием портик маскирует тяжелый цилиндр храма. Сильно выступая на маленькую площадь перед Пантеоном, он кажется особенно большим и скрывает за собой колоссальную массивную ротонду храма.

Внутреннее пространство древнего храма - огромное, торжественное, но наполненное мягким, умиротворяющим светом. Диаметр круглого зала чуть больше сорока трех метров. Облицованные мрамором стены прорезаны глубокими нишами, то прямоугольными, то полукруглыми. Отгораживающие их от основной части зала колоннады образуют ажурные завесы, позволяющие этому пространству сохранить идеально круглящиеся границы, но в то же время не быть геометрически замкнутым.

В экседрах Пантеона стоят пышные саркофаги членов Савойской династии, но каждый из пришедших сюда спешит в левый дальний сектор храма, где на скромной могильной плите всегда лежат живые цветы — маленькие букеты красных гвоздик. Здесь похоронен Рафаэль.

studfiles.net