Римский Бетон

ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

В город прибудем, высокие стены его окружают;

Гавань его с двух сторон огибает глубокая;

Вход же в гавань стеснен кораблями, которыми справа и слева

Берег уставлен, и каждый из них на стоянке особой.

Гомер

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, охватывав - 78

Шие 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 (рис. 29).

Много полезных советов по поводу строительства портов и гаваней дает Витрувий. 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 го - Род 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

* Современное название — Поццуоли.

** Остия — город, получивший свое название от слова «ostium»— вход.

79

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 стро-,» ительных конструкций из римского бетона, включая 1970 подпорных стенок для набережной.

Витрувий в своем - трактате (кн. V, гл. 12) описывает т способа 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[6]) и битые камни. В раствор добавляли камни, и всю массу высы­пали на место укладки с помощью ящика без дна...» На рис. 30 показано строительство бетонного мола.

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 (рис. 31).

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 бетон - 'Hbie 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 (рис. 32). 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 }~олько 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 (рис. 33).

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 обра-

Зом, можно предположить, что опоры моста выполнены из бетона, заливавшегося в большие деревянные короба по методу «опуск­ного колодца» или в опалубку, образованную каменной кладкой, 1, 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, подтвержд3' ющий применение в качестве вяжущего вещества в римских бетонах романцемента. В зерновом составе бетона обнаружено, 84

Что '/з его занимал песок и 2/з 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 I 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 — низкораспо- ■ ложенного 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 л 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.

BoJI—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 заложення 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 Cenis). Причем тоннель Клавдия функционировал до! 1875 г., после чего на его месте был построен новый.

Bt

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.

ДОМУСЫ, ИНСУЛЫ И ИХ ОБОРОНА

Готово, отделано здание дома.

Отлично по линейке.

И хвалят все строителя,

Берут себе в пример.

Плавт

Домусы и инсулы — богатые особняки и многоквартирные жилые дома.

Жара и шум старых италийских городов, особенно республи­канского периода, привели к своеобразной планировке римских домусов — их внутреннему замкнутому расположению. Обязатель­ным элементом такого особняка становится атрий или атриум — закрытый внутренний двор с бассейном, куда выходят остальные помещения дома. Уже в I в. до н. э. атриум превратился в самую парадную и официальную комнату-залу. В ней принимают посе­тителей, ведутся деловые разговоры.

Строительство домусов обязательно увязывалось с окружаю­щим ландшафтом.

Противоположностью домуса была инсула — доходный много­квартирный жилой дом. Инсулы стали появляться, когда население города перевалило за 1 млн. человек и нужда в жилых помещениях стала катастрофической.

К сожалению, в самом Риме и от инсул, и от домусов сохрани­лись лишь жалкие развалины (рис. 34). Однако при их изучении можно ориентироваться на другие древнеримские города — Помпеи, Геркуланум и главным образом — на Остию, где под многометровым слоем тибрского ила остались «законсервирован­ными» на века все существовавшие в те времена жилые по­стройки.

Развалины этих городов дают много интересных сведений по истории древнеримского строительства. Бетон как строительный материал, широко применявшийся в самых разнообразных видах капитального строительства Древнего Рима, не мог не коснуться жилых построек. В первую очередь он применялся при сооружении' подземных частей зданий и возведении стен. Здесь он конкуриро­вал с природным камнем, в значительной степени вытесняя его. С конца II в. до н. э. естественный камень выполняет второ­степенную роль — применяется в качестве опалубки-облицовки.

Немалая часть оснований и фундаментов жилых домов в Помпеях, Геркулануме и особенно Остии выполнена из римского бетона (рис. 35). При этом сами фундаменты были хотя и мас - 86

Сивные, но мелкого заложения, развитые в ширину. Строительство их велось или с применением опалубки (каменцой, деревянной) или без нее, непосредственно в вырытую траншею с плотными бортами. На место будущего фундамента забрасывались в хаотическом порядке камни разного размера (до 20 см) и проливались известковым раствором.

Строительство стен велось только с применением каменной опалубки. О видах такой опалубки и способах бетонирования в ней довольно подробно было сказано выше, поэтому остановимся только на отдельных деталях и особенностях возведения бетон­ных стен. Так, по Витрувию, толщина стен зданий равнялась 1,5 ступням, т. е. примерно 40 см. Вероятно, это была средняя величина и в зависимости от типа сооружения, его назначения и этажности менялась в меньшую или большую сторону.

Вначале возводилась каменная опалубка. Возводили ее квали­фицированные рабочие, которые стояли на подмостях с обеих сто­рон стены, укладывая тесаные камни в строго определенной последовательности. Другие, неквалифицированные строители, занимались приготовлением раствора, перетаскиванием его в корзинах на верхние этажи здания и укладкой смеси с последую­щим трамбованием ее между двумя рядами опалубки.

В Помпеях и Геркулануме жилые дома среднего сословия были высотой в два, реже три этажа, т. е. не более 10 м, в Остии инсулы были 3—4- этажными, а в Риме, где, по словам очевидцев, была большая проблема с жильем, где, как писал Ювенал, «до­рога и квартира хотя бы дрянная, и пропитанье рабов, и самая скромная пища»— высота инсул достигала 21 м, хотя после не­скольких крупных пожаров она была ограничена 18 м. При вы-

Соте этажа приблизительно 3 м инсулы состояли из 4—5-этажей, а в отдельных случаях — до 7—8. Представляется, что при достаточной прочности бетона принципиальных трудностей в строительстве 5—7-этажных римских инсул не должно было возникнуть.

Можно отметить ряд интересных особенностей в строительстве инсул. Так, по данным немецкого исследователя X. О. Лампрехта, после завершения строительства стен их наружная и внутренняя поверхности штукатурились, покрывались грунтовкой и разри­совывались.

Следует сказать о самой штукатурке, точнее, о ее качестве. Обычно штукатурка для отделки стен зданий делалась много­слойной, при этом в зависимости от назначения помещения общее количество слоев штукатурки доходило до 9 с толщиной каждого слоя от 18,5 до 74 мм. Каждый слой штукатурного раствора принимался с определенным соотношением извести, песка и воды и нередко с применением различных добавок. Так, для имитации стены под мрамор в последние слои штукатурки добавляли мраморный песок с пылью и тщательно шлифовали. Недаром, как писал Витрувий, глядя на такую штукатурку, можно было видеть собственное отражение не хуже, чем в зеркале. По рекомендации Витрувия, «для комнат первого этажа, в местах, где угрожает сырость, в нижний слой штукатурки, находящийся на расстоянии 0,9 м от пола вместо песка использовать толченые глиняные черепки», т. е. искусственную пуццолаиовую добавку — цемянку.

Отопление в домах производилось различными способами, но чаще всего для этой цели использовали бронзовые переносные печи, сделанные в виде красивых чаш или ваз. В качестве топлива обычно применяли древесный уголь. Были и стационарные ото­пительные системы по типу используемых в термах. В этом случае в бетонных стенах домов оставлялись каналы, а под полом жилого помещения — незаполненное пространство. По ним проходил го­рячий газ, поднимавшийся снизу и обогревавший помещение.

Домусы и инсулы находились в черте города, а каждый город того времени требовал обязательной защиты от врагов. Даже Рим несколько раз за свою историю подвергался разрушению и поэтому нуждался в хорошо продуманной оборонительной системе.

Особенно большой размах получает фортификационное стро­ительство с середины периода империи. В начале I в. н. э. закончен первый большой участок укрепленной линии, соединявший Рейн с Дунаем между Кельном и Регенсбургом. При Адриане (II в. н. э.) была создана вторая мощная оборонительная линия в Англии. Однако темпы фортификационного строительства резко возросли с конца II, начала III вв., когда на границах Римской империи стало неспокойно от нападений варваров.

Городские оборонительные стены того периода в основном строили из бетона. Ядро стен возводилось из бетона, а опалубка - облицовка из кирпича или чаще — из природного камня. При этом

Для более прочного соединения каменной облицовки с бетонным ядром стены между ними укладывались анкеры — обожженные деревянные балки, чаще— из масляничного дерева. В массивных толстых стенах их ядро засыпалось грунтом, за ним с обеих сторон находилась бетонная часть стены толщиной примерно 50—70 см с каждой стороны и далее — слой облицовки из естественного камня.

Фундамент стен имел несколько большую ширину, чем сама стена, а по глубине доходил до плотного грунта. В отдельных случаях рекомендовалось делать основание стен в виде свайного ростверка. К примеру, стена Вампуриас в Испании, известная как стена Цезаря, была закончена в 44 г. до н. э. и включала в себя три слоя: среднего, самого мощного, выполненного из рим­ского бетона, с помощью, как предполагают, передвижной де­ревянной опалубки, и двух отдельно пристроенных слоев из естественного камня. Верхняя наружная часть стены заканчива­лась каменными зубцами.

Сохранились руины римских фортификационных сооружений из бетона на территории ФРГ. В районе Зальбурга — массивная каменная стена из бетона для гарнизона римского лагеря и городская стена в Кельне, построенная в период между 51 и 69 г. Она имеет ширину 2,4 м и высоту над фундаментом 7,8 м. Ядро стены бетонное, а в качестве каменной оболочки использованы базальтовые блоки и блоки из крупнообломочного местного пес­чаника. Фундамент стены шириной 3 м заглублен в землю на 3 м. Раньше стена окружала полностью город и имела девять ворот и 19 башен диаметром 9—9,2 м.

Можно отметить ряд крупных военных крепостей в Англии, в которых размещались римские гарнизоны. Развалины отдель­ных из них сохранились до наших дней. Так, на рис. 36—37 показаны стены и угловые башни римской крепости близ Ярмута, которая была сооружена примерно в 230—280 гг. н. э. Крепость представляет собой прямоугольник со сторонами 195 X 91 м. Высота стен до 4,5 м, ширина — 2,4 м, а ширина основания стен 3,3 м. По углам крепости расположены круглые башни, на которых, вероятно, находились баллисты или другие камнеме - тальные орудия.

Сооружение стен, как видно из рисунка, велось обычным мето­дом послойной укладки раствора и крупного камня с последующим трамбованием. Укладка бетона производилась в каменную опалуб­ку-облицовку, которая в небольшом количестве сохранилась на западной стене крепости. После того как римляне покинули кре­пость, она превратилась в монастырь, а затем в норманский замок. Сохранившиеся стены этой крепости, часть которых выхо­дит из находящегося рядом болота, являются еще одним под­тверждением долговечности римского бетона.

Большее впечатление оставляют каменные руины оборонитель­ных стен в Риме. Вечный город в свое время был опоясан двумя кольцами стен. Предполагают, что первым их создателем был рим­ский царь Сервий Тулий (VI в. до н. э.). Толщина каменных стен, тянувшихся на 11 км, составляла четыре, а высота — десять метров. Площадь окруженной части города была примерно 426 га. Через восемь веков император Аврелиан в 271 г. начал со­оружать новую городскую стену с бетонным заполнением. Она имела длину 19 км, и окружала городскую территорию площадью 1380 га. Впоследствии эта стена еще несколько раз надстраивалась и усиливалась и в конечном варианте включала помимо самой сте­ны 383 башни, 5 ворот и 7020 зубцов.