Римский Бетон

ГОРДОСТЬ ДРЕВНЕГО РИМА

Акведуки — главное свидетельство величия Римской Империи

Фронтин

Эти слова принадлежат Сексту Юлию Фронтину (кон. I — нач. II в. н. э.), крупному государственному деятелю Древнего Рима, который был дважды консулом, удачно воевал в Британии и на старости лет получил титул «водного смотрителя». Заняв такой высокий пост, Фронтин, досконально изучивший все технико - экономические вопросы, связанные со строительством и эксплуата­цией водопроводов, написал книгу «Водопроводы города Рима», которая имела большое значение не только в эпоху Римской империи, но и в последующие века. Многие строительные элементы в римских водопроводах были выполнены из бетона.

Вода у греков и римлян, как и у многих более древних народов, считалась чем-то божественным, одним из основных элементов ми­роздания. Вероятно, это поверие пришло с Ближнего Востока, где пресная вода всегда была большой ценностью. Там же на Ближнем Востоке задолго до возникновения древнеримского го­сударства для сбора воды строились дамбы, плотины и каменные водоводы. В VII в. до н. э. близ древней Ниневии был выстроен большой водовод длиной 40 км. Для переброски его через долину реки ассирийцы построили каменный мост (акведук) с пятью сводчатыми арками, каждая пролетом 2,74 м. На протяжении 900 м он представлял собой открытый канал, проложенный в искус­ственном каменном ложе, шириной около 2,3 м. Возможно, это был один из первых акведуков, построенных людьми.

В Древнем Риме водопроводы начали строить в конце VI в. до н. э. Первый большой водопровод в Риме соорудил Аппий Клав­дий, известный строитель Аппиевой дороги. Это событие произошло в 312 г. до н. э., в один и тот же год с открытием первой стратеги­ческой дороги. Относительно небольшой по протяженности водо­провод длиной 16,5 км большей частью проходил под землей, начинаясь за городом от родника в каменоломнях и заканчивался у Тибра, по соседству с гаванью, куда бойкие подрядчики привози­ли из Египта мраморные и гранитные блоки. Его так и называли — Аппиевым.

Большинство водопроводов, как, впрочем, и храмов, театров, дорог и других ответственных и уникальных сооружений, получи­ли свое название по имени своих строителей, точнее людей, которые финансировали строительство и отвечали за него. Ими обычно являлись высокопоставленные государственные цензоры, преторы, эдилы, а нередко консулы и сами императоры.

В 272 г. до н. э. был заложен второй водопровод в Риме, кото­рый был закончен через два года. Он снабжал столицу водой из речки Анио, расположенной в 70 км от города.

Водоснабжение Рима затруднялось из-за сильно пересеченной местности, так как город расположен на семи холмах, окружен­ных плоской территорией Кампании. Водоснабжение осуществля­лось с помощью водоводов, которые в пределах города распо­лагались на акведуках — специальных сооружениях в виде мос­тов (рис. 24). Водовод проходил поверху акведука и представлял собой канал в виде желоба, выполненный из камня, кирпича или бетона. При подходе водопровода к городу устраивались водо­напорные башни, которые по принципу действия напоминали современные водонапорные сооружения, хотя и отличались от них распределительными системами для воды.

Третий водопровод в Риме — аква Марция — построен в '44 г. до н. э. Это уникальное для того времени гидротехническое сооружение послужило эталоном для более позднего римского строительства. В книгах древнеримских авторов водопровод Мар - Чия упоминается как значительная веха великих дней Республики. Особенно на трассе водопровода выделялся грандиозный акве-

Рис. 24. Акведуки близ Рима, пересекающие Виа Латина, реконструкции

Дук, поднявшийся почти на 60 м над уровнем Тибра. Общая протяженность водопровода достигала 91,3 км, из которой над­земная часть составляла 11,82 км, а суточный дебит подаваемой воды равнялся 200 тыс. м3. Построен он был из красивого при­родного камня руками рабов — пленных греков и карфагенян.

Его водопропускное русло имело ширину 1,37—1,68 м, а высо­ту 2,44—2,75 м. К сожалению, этот водопровод с его замечательной аркадой акведука дошел до нас в жалких развалинах, тем более, что сам акведук несколько раз перестраивался. Так через 17 лет после окончания строительства по нему был проложен акведук Тэпула, а еще через 100 лет — акведук Джулия, где в качестве строительного материала уже были использованы кирпич и бетон.

Во времена императора Августа, когда в стране развернулись большие Строительные работы, во главе их становится друг и зять императора — полководец Марк Випсаний Агриппа. Ему приписы­вается строительство многих сооружений, включая храмы, термы и водопроводы.

По словам Фронтина, Агриппа был первым куратором водо­проводов. Он обучал своих рабов «водопроводному делу» и создал из них специальную «водяную команду», реорганизованную впо­следствии в «водяное ведомство». В конце I в. в «водяную ко­манду» входило много самых разных специалистов: инженеры - гидравлики, ремонтники, эксплуатационники. В нее входили и так называемые «виллики» (villici)—управители, «кастелларии» (castellarii)— наблюдатели за водохранилищами и водонапорны­ми башнями, инспекторы-мостовики, нивелировщики и т. д - 68

Рис. 25. Акведук Понт-дю-Гар

Часть из них постоянно находилась за пределами города для Проведения ремонтных работ, а часть несла свою службу' у водопроводных башен и больших фонтанов. За умышленную порчу водопроводной сети и подключение без разрешения ма­гистрата к городской системе водоснабжения на виновного налагался огромный штраф. Недаром Фронтин упоминает о «водяных ворах», так называемых «сверлильщиках», которые тайком, ночью подкапывались к водопропускным трубам или каналам и подсоединялись к ним для забора воды.

Предполагается, что именно Агриппа начиная с 19 г. до н. э. был куратором строительства одного из самых красивых акведу­ков в мире — Понт-дю-Гара, расположенного на юге Франции. Этот акведук лежал на пути следования водопровода Вирго (Virgo) к городу Ниму, одному из южных городов Галии — римской колонии. Глядя на этот акведук (рис. 25), поражаешься его красоте и величественности. Построен он в долине реки Гордон и покоится на трехъярусной каменной аркаде, выполнен­ной из местного золотисто-коричневого известняка. Из этого камня вытесывались громадные блоки массой до 6 т, которые укладывались друг на друга без раствора, «насухо». Максималь­ная высота акведука 50 м, длина — 269 м. Предполагается, что внутренняя часть опор акведука сделана из римского бетона.

Канал водовода сверху перекрыт каменными плитами во из­бежание засорения и испарения воды, а также воздействия на нее ультрафиолета солнечных лучей, из-за которых, как предостерегал Витрувий, в воде начинается быстрый рост водорослей. Водовод

Имеет прямоугольное сечение из камня, оштукатуренное внутри крупнозернистым раствором с добавлением пуццоланы.

Группа американских ученых на основании детальных обследо­ваний основных конструктивных элементов акведука Понт-дю - Гар, пришла к выводу о том, что римские инженеры почти 2000 лет назад умели рассчитывать строительные конструкций, пользуясь для этого абаками и восковыми таблицами. При этом американцы утверждают, что многие сооружения римлян запро­ектированы с учетом так называемых дополнительных, т. е. воз­можных в будущем нагрузок. Трудно согласиться с таким утверждением. Любой расчет конструкции или материала тре­бует обязательного знания напряжений, возникающих в зависи­мости от различного сочетания нагрузок. Без этого невозможно рассчитать строительную конструкцию и назначить поперечное сечение всех ее элементов. Лишь в 20-е годы XIX в. Анри Навье (1785—1836) впервые в мире ввел понятие «напряжение» и создал рассчетный математический аппарат сопротивления материалов, который позволял решать большинство задач, опираясь на полу­ченные опытным путем допускаемые напряжения. До того мо­мента строительство развивалось главным образом эмпирическим путем, и даже блестящие работы Галилея, Гука, Мариотта, Кулона и других ученых XVII—XVIII вв. лишь подготовили почву для возникновения методов расчета.

Не следует забывать, что сооружений, - подобных Понт-дю - Гару было немного. Большинство же других, в том числе Пантеон, совершенно не походили на них в конструктивном отношении. Это были массивные, тяжелые здания с большим запасом проч­ности, напряжения в которых были в 5—50 раз меньше факти­ческого предела прочности используемых материалов на сжатие и растяжение.

Во времена императора Клавдия (41—45 гг.) для снабжения Рима водой строится очередной водопровод с большим каменным акведуком. По мнению ряда исследователей, это был последний акведук, выполненный из природного камня. Впоследствии подоб­ные сооружения изготавливались только из бетона и кирпича.

Обычно часть трассы водопровода вблизи и в самом городе проходила над поверхностью земли, что объяснялось необходи­мостью ее разводки. Крупнейшей аркадой акведука была так называемая аркада Палатинского ответвления, построенная при Нероне. Она достигала почти 20 м высоты и состояла более чем из 200 арок пролетом 7,75 м и толщиной несущих столбов 2,3—2,4 м. Почти вся она была сделана из бетона.

Разводка воды по отдельным домам и другим сооружениям осуществлялась с помощью водоводов, в основном под землей. Водоводы представляли собой свинцовые и керамические трубы или траншеи в виде каналов. Размеры труб были строго стан­дартизированы и выпускались в специализированных мастер­ских. JL 70 Я

Фронтин разработал стандартные размеры водопроводных труб для 25 диаметров, хотя использовали только 15.

По свидетельству Витрувия, самая большая свинцовая труба имела длину окружности 100 дюймов (порядка 60 см в диаметре).

Днища и стены каналов водоводов делались или бетонными со слоем штукатурки, или каменными, а крыша — из плоских каменных плит или плит, уложенных в два ската. Со времени Нерона покрытия каналов в основном выполняли в виде бетонного цилиндрического свода. На рис. 26 показаны два поперечных разреза римских водоводов, обнаруженных на территории. Фран­ции. Размеры просвета канала часто делались таким образом, чтобы обеспечить человеку возможность проходить по нему, почти не сгибаясь. Высота сечения колебалась в пределах 1,5—3 м, а ширина составляла 0,6—1,2 м.

В 80—90 гг. для водоснабжения римской колонии Агриппина, из которой впоследствии возник Кельн, был построен водопро­вод протяженностью 80 км. Предполагают, что он работал до 475 г. Стены и основание его выполнены из бетона, а свод, который по предположению сделан несколько позже канала, представляет собой бутобетонную кладку.

Немецкие исследователи Гамблах и Грюн утверждают, что в! качестве вяжущего вещества для бетона этого водовода исполь­зовалась не воздушная известь с добавкой трасса, как пред­полагалось до них, а сильногидравлическая известь, полученная из близлежащих месторождений известняка в районе Эйфеля. При этом в качестве гидравлической добавки использовалась кир­пичная пыль.

Впоследствии в Кельне во II в. н. э. был сооружен водопровод длиной 100 км. Нижняя часть его канала выполнена из бетона с растворной штукатуркой, а перекрытие — из природного камня, «посаженного» на раствор.

Интересно, что римлянами были разработаны бетонные трубы, которые по оценкам современных специалистов могли выдержи­вать более высокие давления жидкости, чем керамические или свинцовые. Прототипом им служили трубы из естественного камня с выдолбленными в средней части отверстиями. Бетонные трубы снаружи имели квадратную форму с размером сторон 21 см, а внут­ренний диаметр труб составлял 6—8 см. Трубы изготавливались в виде отдельных звеньев длиной около 95 см и соединялись между собой «стык в стык» с последующей зачеканкой стыка раствором и бетоном. Такие трубы были обнаружены западно­германскими археологами в Тунисе, в районе Карфагена и других местах бывшей Римской империи.

Всего в Риме насчитывалось 11 водопроводов общей протяжен­ностью более 500 км. Потребление воды в городе составляло около 561 тыс. м3 в день. Рим был самым обеспеченным водой городом в мире. На душу населения в нем приходилось около 500 л. Некоторые ученые даже считают, что потребление воды достигало 800—1000 л.