Забытые строительные технологии Древнего Рима
Все, кто изучал тему эффективности различных систем отопления зданий, знают, что самым эффективным обогревом являются теплые полы. Высокая теплоотдача (тепло поднимается снизу – вверх, невысокая температура полов), равномерный прогрев воздуха и т.д.
Оказывается, об этом знали далекие предки. Систему нагрева полов использовали древние римляне. Такие ли они древние – это отдельная тема. Будем их называть как принято в истории.
Римский гипокауст (теплые полы от воздушного печного отопления)
О конструкциях можно судить только из раскопок
Подогревался не только пол, но стены.
Такая система использовалась и для подогрева воды в римских термах, античных банях, которых было тогда много. Как видно, выбор бассейнов с разной температурой воды в одном здании был тогда большим, чем в любом современном подобном заведении.
Площади комнат отапливались большие. Таких уцелевших зданий до наших дней не дошло. Почему – тоже отдельная тема.
Печь и комната, отапливаемая горячим воздухом от нее. Возможно, был риск попадания дыма в комнату. Но судя по раскопкам – полы были толстыми и многослойными. Это минимизировало задымление комнат через трещины.
Зачем такое отопление зданий в том теплом климате? Хватило бы камина или небольшой печи на зимний период. Или он тогда там был иным? Или здесь другое: теплый пол – это теплый ноги и отсутствие простуд.
Этот принцип отопления встречается позже в Европе и даже в России уже в нашу эру. Но единично, без широкого распространения. Тогда как в Древнем Риме почти каждая вилла и термы были построены по такой технологии.
Еще интересная тема – это плиты перекрытий на колоннах, которые создают площадку полов. Они из римского бетона. Кирпичная кладка, мозаика – тоже на растворе.
На этой фотографии хорошо видны плиты перекрытий. Без армирования. Для такой несущей способности они должны иметь высокую прочность, сопоставимую с прочными природными породами.
Керн из сооружения на римском бетоне
Долгое время рецепт римского бетона считался забытым. Лишь современные ученые выяснили как минералогически отличается древний бетон от нашего (на основе портландцемента).
Бетон на основе портландцемента состоит из кальция, силикатов и гидратов. В римском – меньше кремния, но много алюминия. Его брали из пуццоланов. Это позволяло получить тоберморит – очень прочную породу.
Связующее римского бетона было на основе извести и вулканического пепла.
Известь при реакции с богатым на алюминий пуццоланом и морской водой (в портовых сооружениях Древнего Рима) давало очень прочные сочетания соединений кальция, силикатов, гидратов и алюминий-тоберморитов.
Пепел вулканов – это по сути та же измельченная и обожженная порода, что и портландцемент на наших цементных производствах. И римляне тех эпох это знали и использовали в строительстве.
Ну, а странность во всем этом в том, что такое технологическое наследие древних римлян не развивалось, а наоборот было забыто, утрачено. Да, и сама Римская империя исчезает. Завоевание варваров с севера Европы. Ну, ну. Возможно, это было уже позже, после ее упадка. А о истинных причинах этого мы только сейчас стали догадываться…
Фотографии взяты из открытых источников, с сервиса Яндекс.Картинки
Подписывайтесь на канал, заносите его в закладки браузера. Впереди много полезной информации и интересные статьи.
6 инженерных достижений Древнего Рима, которые стыдно не знать. Часть 1
Римляне были гениальными инженерами, достойными огромной Империи. Будем двигаться от простого достижения к сложному, тем более что все они взаимосвязаны между собой.
Римский бетон
Архитектурные формы: арки, своды, купола и проч.
Все перечисленные формы были придуманы не римлянами, но самое широкое применение им нашли опять же в Риме: акведуки, храмы, пантеоны, амфитеатры, триумфальные арки, бани. Важно понимать, что достижением является не декоративная ценность этих форм (хотя и про это не стоит забывать), а практическая.
Например, арка могла нести горизонтальную нагрузку, выполняла опорную функцию, экономя таким образом материал. Посмотрите чертёж.
Последним в конструкцию арки вставлялся замковый камень, после чего временные опоры можно было убирать, камни из арки не выпадут, они держат друг друга (хотя конечно без связующего раствора не обходится), а сверху на арку можно оказывать нагрузку, она выдержит.
Посмотрите следующий пример
Акведук Сеговии (Испания)
Водопровод
Акведук Пон-дю-Гар (Франция)
Рим, например, обслуживали 11 акведуков, вода с которых стекалась в 3 резервуара, далее потребителям: коммунальный водопровод, бани и частные дома.
Понять как всё это работает поможет чертёж.
О, да, фонтанам не нужен был насос (ведь его ещё не изобрели). Коллектор с водой находился уровнем выше, чем потребители (в т.ч. и фонтан), по закону сообщающихся сосудов, вода из коллектора будет стремиться в ёмкость уровень воды, в которой ниже. Высокое давление в системе образуется за счёт большого кол-во воды в коллекторе, чем больше воды, тем с большей силой она давит.
Как Вы уже догадались, и акведук, и закон сообщающихся сосудов, и фонтаны не были изобретением римлян, но они смогли обеспечить водой всю империю, а общая длина всех акведуков составляла 420км. Масштаб стройки поражал, но был возможен только благодаря инновации инженерной мысли, которая смогла усовершенствовать материалы (римский бетон), удешевить процесс строительства (система арок), доработать существующую технологию (над системой акведуков трудились целые армии инженеров гидротехников).
Ещё несколько фактов о водопроводе:
1. Как нерадивые дачники присоединяются к линиям электропередач своих соседей и потребляют дормовую энергию, так и нерадивые древние римляне воровали воду из водопровода. Так называемые «сверлильщики» ночью вскрывали мостовые, в которых были уложены трубы, присоединялись к сетям и заводили воду в дом заказчика. За это конечно грозил нехилый штраф, но красиво и главное удобно жить не запретишь;
2. Договор на заведение сетей водоснабжения в дом заключался с конкретным владельцем дома, если этот человек умирал, воду этому дому «отрезали». Новый хозяин, например старший сын, должен был заключать договор заново;
3. Римляне уже знали о существовании запорного вентиля, иными словами крана, но редко им пользовались, вода просто утекала в канализацию, потому что водосчётчиков ещё не изобрели;
4. Широко распространенная теория о том, что Римскую империю сгубили свинцовые водопроводные трубы, которые отравляли знать свинцом, последнее время отвергается учёными. Исследования показали, что внутри труб образовывалось устойчивое соединение кальция (содержащегося в воде), обволакивающее трубу изнутри, которое не давало свинцу контактировать с водой. Да и вода проносилась с большой скоростью и имела непродолжительный контакт с трубой, чтобы успеть напитаться большим кол-вом ядовитого элемента. Скорее всего причина свинцового отравления кроется в посуде и сосудах с вином, ведь вино даже приобретало специфический привкус от свинцовой посуды, в которой хранилось.
История античной архитектуры | Totalarch
Вы здесь
Материалы, техника, конструкции в строительстве Рима эпохи Республики
Глава «Строительные материалы, строительная техника, конструкции» подраздела «Архитектура Римской республики» раздела «Архитектура Древнего Рима» из книги «Всеобщая история архитектуры. Том II. Архитектура античного мира (Греция и Рим)» под редакцией Б.П. Михайлова. Автор: И.С. Николаев (Москва, Стройиздат, 1973)
Камень был основным строительным материалом в гористой, богатой разными его сортами и вулканическими породами стране. Наиболее удобными для обработки были разновидности мягкого туфа — серого, желтоватого или коричневатого цвета. Очень ценился твердый известняк — травертин, применявшийся крайне экономно в течение почти всего периода республики. Он использовался архитекторами лишь в местах наибольшей нагрузки здания в угловых частях и тех деталях, где нецелесообразен был пористый туф, легко подвергавшийся выветриванию. Снаружи каменные здания нередко покрывались легким слоем стука. Из камня возводились преимущественно культовые и общественные здания и инженерные сооружения. Жилища строились из кирпича-сырца. С конца II в. в употребление вошел обожженный кирпич разных форм. Из фасонного круглого или пятиугольного кирпича выкладывались стволы колонн (рис. 1). К концу I в. до н.э. в стенах терм применялись пустотелые кирпичные блоки для устройства обогревательной системы, в которой циркулировал горячий воздух (рис. 2).
 |
| 1. Фасонный кирпич для кладки колонн |
 |
| 2. Виды полых кирпичей |
 |
| 3. Образцы «нормальной» кладки |
 |
| 4. Подъемный механизм |
В конце периода республики для отделки храмов, общественных зданий и богатых жилищ стал употребляться белый мрамор, как местный, так и привозимый из Греции.
В строительном искусстве и приемах обработки камня известное влияние на римлян оказали этруски. Остатки древнейших римских построек выполнены из больших камней неправильной формы. Кроме полигональной рано была освоена и квадровая кладка. За период V—III вв. до н. э. римляне усовершенствовали строительную технику, разработав так называемую «нормальную» кладку из блоков в форме параллелепипеда разных размеров (в среднем 60X60X120 см). Применялось несколько способов этой кладки: из одних ложковых рядов блоков; из ложков с редкими тычками; из чередующихся рядов ложков и тычков, а также с соблюдением ритмического чередования в каждом ряду тьчков и ложков (рис. 3).
К III в. до н.э. под влиянием греков улучшилась обработка внешней стороны блоков и были разработаны различные способы рустовки. Для подъема и перемещения тяжелых каменных блоков на стройках применялись простейшие подъемные краны (рис. 4).
Помимо стоечно-балочной системы в конструкциях употреблялись ложная арка и ложный свод. К концу III в. до н.э. относится появление римского бетона, открывшего огромные возможности в строительстве.
Развитие римского бетона началось с применения известкового раствора в бутовой кладке. Подобный строительный прием в эллинистическое время был широко распространен. Отличие римского бетона от обычных известковых растворов заключается в том, что вместо песка в нем использовались пуццоланы — вулканические пески, названные по месту добычи (городу Поццуоли — древние Путеолы). Применение пуццолан вместо песка в строительном растворе было вызвано отсутствием хороших сортов песка в этой части Италии. Пуццоланы оказались лучшим вяжущим средством в растворе, так как придавали ему водонепроницаемость, прочность и способствовали его быстрому схватыванию. Первоначально бетон использовался только для заполнения пространства между стенами из тесаного камня. Размеры камней, закладываемых в бетон, постепенно уменьшались, смесь становилась все более однородной и бетон превращался таким образом в самостоятельный строительный материал, хотя облицовка наружных поверхностей камнем сохранялась. Первоначально поверхность стены состояла из небольших камней неправильной формы, связанных с ядром стены и друг с другом бетонным раствором. Это так называемая неправильная облицовка— инцерт (opus incertum). Постепенно появляется (с 90-х годов I в. до н.э.) тенденция придавать камням все более правильную форму и, наконец, с середины I в. до н.э. входит в употребление ретикулат — сетчатая кладка (opus reticulatum), при которой внешняя поверхность бетонной стены облицовывается небольшими, тщательно уложенными камнями пирамидальной формы. Плоские основания их выходят наружу и образуют сетчатый узор, а остроконечные концы погружены в бетонное ядро стены (рис. 5). Углы стен и притолоки проемов образовывались кладкой из крупных блоков. Образцы ранней бетонной техники дошли до нас в небольшом числе. Это объясняется тем, что первоначально бетон использовался главным образом не в монументальных постройках, а в жилищах и мелких сооружениях, для которых был нужен быстро получаемый и недорогой стеновой материал. Техника бетона имела еще и то преимущество, что она требовала гораздо меньшего числа квалифицированных строительных рабочих и позволяла широко применять труд рабов.
 |
| 5. Способы облицовки: а — инцерт; б — ретикулат |
 |
| 6. Рим. Портик Эмилиев, II в. до н.э. Реконструкция |
Параллельно шло развитие арочно-сводчатых конструкций, которые применялись еще в архитектуре древнего Востока, иногда встречались и в Греции (Приена, Пергам и др.). Вопрос о том, привнесены ли арочно-сводчатые конструкции в архитектуру Рима извне или самостоятельно изобретены римскими архитекторами, нельзя в настоящее время считать окончательно решенным.
Первое появление клинчатой арки в Риме относится к IV в. до н.э. В III—II вв. до н.э. число арочно-сводчатых конструкций возрастает, особенно увеличивается оно с конца II в. до н.э.
Соединение бетонной техники и арочносводчатых конструкций, давшее невиданные ранее возможности, оказало огромное влияние на развитие римского зодчества. Только с помощью подобной строительной техники можно было создать такие выдающиеся архитектурные сооружения, как римские акведуки, Колизей и Пантеон.
Первым из дошедших до нас монументальных сооружений в этом новом виде техники является портик Эмилиев, бывший огромным складом зерна в Эмпории (порт Рима вниз по течению Тибра). Здесь производились крупные торговые операции. Первоначально Эмпорий был простой разгрузочной площадью, а портик Эмилиев — временным сооружением. В 174 г. до н.э. было построено здание портика (рис. 6). Он представлял собой большое прямоугольное в плане, вытянутое вдоль набережной здание (487X60 м), разбитое внутри на 50 коротких поперечных нефов 49 рядами столбов. Здание ступенями поднималось от берегов Тибра, и каждый неф был перекрыт ступенчатым цилиндрическим сводом пролетом 8,3 м. На фасаде из тесаного туфа каждому нефу соответствовала секция, отделенная от соседних пилястрами. Каждый неф выражен на фасаде: внизу большим арочным пролетом, наверху двумя окнами меньшего размера также с полуциркульным завершением. Стены здания выполнены из серого бетона очень хорошего качества, поверхность их облицована инцертом; из прямоугольных блоков того же материала выполнены углы здания и клинчатые арки над дверными и оконными проемами. Портик Эмилиев был выдающимся памятником раннеримского строительного искусства.
Здесь впервые в здании столь грандиозного масштаба достигнуто слияние сводчато-арочного принципа конструкций с бетонной техникой. Столь развитая конструкдия указывает, вероятно, на долгую предшествующую эволюцию.
Назначению здания отвечала простота его форм. Повторение на фасаде одного стандартного элемента 50 раз придавало зданию- масштабность и подчеркивало утилитарность его назначения.
Подобные огромные по размерам сооружения осуществлялись в исключительно короткие сроки. Грандиозный Колизей был построен за пять лет, а акведуки длиной в 100 и более километров вместе с субструкциями и мостами «в местах пересечения ими речных долин римляне успевали возвести за два-три года (срок действия полномочии эдила — руководителя строительства, избиравшегося сенатом). Строительство обычно сдавалось с торгов и осуществлялось подрядчиками, которые были заинтересованы в наилучшей организации цела, умело сочетая труд огромной массы неквалифицированных рабов и небольшого числа опытных архитекторов-строителей. Поэтому при проектировании широко использовали типизацию основных элементов конструкций, кратность их размеров футу и модульность, что позволяло расчленить работу на одинаковые несложные операции. Организация труда на римских стройках была очень высока.