Фота pxhere.com.

Апынуўшыся ўнутры гіганцкай чашы рымскага Калізея, лёгка ўявіць раз’юшаны натоўп у пяцьдзясят з лішнім тысяч чалавек, які прагна глядзіць на крывавыя баі гладыятараў, гонкі калясніц і пышныя працэсіі.

Авал са змацаваных будаўнічым растворам камянёў, вядомы таксама як амфітэатр Флавія, даўжынёй 188 метраў і вышынёй у чатыры паверхі, па гэты дзень застаецца самым вялікім амфітэатрам у свеце. Пасля яго адкрыцця ў 80 годзе нашай эры рушылі ўслед сто дзён бесперапынных гулянняў, падчас якіх на арэне былі забітыя дзевяць тысяч дзікіх звяроў.

Створаны праз 40 гадоў Пантэон знакаміты сваім неверагодным купалам дыяметрам 43 метры. У яго верхнім пункце знаходзіцца круглае акенца пад назвай оculus («вока») — адзіная крыніца святла. Назва, якая ўзыходзіць да старажытнагрэцкіх слоў «усе» і «багі», здавалася б, кажа пра рэлігійнае прызначэнне, але частка гісторыкаў лічыць, што Пантэон быў узведзены для ўшанавання імператараў. І сёння гэта найбуйнейшы ў свеце неарміраваны бетонны купал.

Несумненна, старажытныя рымляне ведалі толк у грандыёзным будаўніцтве. Створаныя амаль дзве тысячы гадоў таму два каласальныя і неверагодна тэхнічна складаныя збудаванні стаяць і дагэтуль, перажыўшы саму імперыю, якая спарадзіла іх.

Яны не паддаліся стыхійным бедствам, нашэсцям варвараў і войнам, увасабляючы сабой вечны ўплыў Рыма на сусветную цывілізацыю. Але як удалося стварыць такія будынкі без сучасных тэхналогій?

Пабудаваны з неарміраванага бетону, Пантэон увекавечыў дасканаласць рымскай архітэктуры. Фота wikimedia.org

Вывучаючы старажытнарымскія пабудовы, сучасныя інжынеры і матэрыялазнаўцы прыйшлі да высновы, што залогам незвычайнай трываласці былі геніяльныя канструктарскія рашэнні ў спалучэнні з выкарыстаннем бетону, даўгавечнага і адначасова пластычнага матэрыялу, які шырока выкарыстоўваецца і ў нашы дні.

Рымляне не вынайшлі бетон, але дасягнулі небывалых вышынь ва ўменні будаваць з яго.

Заліванне вадкага бетону ў апалубку дазваляла рымскім архітэктарам атрымліваць любыя канфігурацыі. Палёт іх фантазіі абмяжоўваўся толькі тэхнічнымі магчымасцямі стварэння адпаведных драўляных формаў. Але знакамітыя аркі, скляпенні і купалы не былі толькі вынікам гульні ўяўлення.

Найвышэйшыя дасягненні старажытнай рымскай архітэктуры — плод найскладанейшых інжынерных разлікаў. «Яны ўмелі праводзіць такія разлікі і ўвасабляць іх у жыццё з выключнай дакладнасцю», — кажа Рэната Перучыа, эксперт па будаўніцтве з Універсітэта Рочэстэра ў Нью-Ёрку.

Склад бетону таксама быў унікальным і старанна прадуманым. Рымскі бетон адрозніваўся ад сучаснага і, дзякуючы ўнікальным інгрэдыентам, валодаў фенаменальнай устойлівасцю да знешніх уздзеянняў.

У нашы дні бетон робіцца ў асноўным на аснове портландцэменту, які складаецца з багатага на крэмній пяску, вапняку, гліны, мелу і іншых мінералаў, які награваюць пры тэмпературы да 2000 градусаў і ператвараюць у дробны парашок, і напаўняльніка — каменных часціц велічынёй ад пясчынкі да дробнай галькі. Выкарыстанне напаўняльніка робіць бетон трывалым і дазваляе эканоміць цэмент.

У сумесь цэменту і напаўняльніка дадаюць ваду, і ў ходзе рэакцыі, вядомай у прастамоўі як схопліванне, бетон ператвараецца ў аднастайную цвёрдую масу.

Напаўняльнік падбіраецца такім чынам, каб ён быў максімальна хімічна інертным. Ідэя заключаецца ў тым, каб у далейшым у бетоне не ўзнікала ніякіх рэакцый, якія вядуць да з'яўлення расколін і зніжаюць яго трываласць.

Рымскі бетон рабіўся з нягашанай вапны і напаўняльніка з камянёў вулканічнага паходжання, якіх багата было ў ваколіцах Вечнага горада. У адрозненне ад сучасных напаўняльнікаў, гэтыя вулканічныя мінералы былі хімічна актыўнымі, і працэсы ў бетоне пасля яго зацвярдзення ішлі яшчэ некалькі сотняў гадоў.

«Портландцэменты не павінны мяняць склад, а калі такое здараецца, гэта заўсёды дрэнна, — кажа геолаг з Універсітэта штата Юта Мэры Джэксан, якая займалася вывучэннем старажытнарымскага бетону некалькі дзясяткаў гадоў. — Рымляне, наадварот, хацелі, каб у іх бетоне ішлі рэакцыі, і выбіралі адпаведныя напаўняльнікі».

Адзінае акно ў купале Пантэона дае дастаткова святла. Фота pxhere.com.

У выніку старажытнарымскі бетон з часам станавіўся толькі мацнейшым. Дзякуючы доўгім хімічным працэсам дробныя расколіны, якія ўтвараюцца ў месцах судакранання цэменту з кавалачкамі напаўняльніка, не пашыраліся, а самі сабой запаўняліся.

Менавіта гэтая здольнасць да самааднаўлення, якая ўзнікала дзякуючы актыўным вулканічным мінералам, дае старажытнарымскім пабудовам выключную даўгавечнасць.

«Сёння мы ўмеем вырабляць бетон з большай трываласцю на расцяжэнне, і што з гэтага? — кажа Рэната Перучыа. — Сучасныя збудаванні з бетону разлічаныя на сто гадоў, і то калі іх паднаўляць, а рымскія стаяць тысячу гадоў і больш без усялякага ўмяшання».

Даследчыкі даўно лічылі, што рымскія збудаванні абавязаныя сваёй даўгавечнасцю вулканічным мінералам. Але толькі ў 2014 годзе Мэры Джэксан і яе калегі вызначылі хімічную прыроду з'явы.

Яны зрабілі бетон па рэцэптах, якія ўжываліся ў ходзе будаўніцтва знакамітага рынку Траяна, і назіралі за ростам плоскіх крышталікаў з рэчыва пад назвай штрэтлінгіт у месцах судакранання цэменту з кавалачкамі напаўняльніка.

Яны высветлілі, што гэтыя крышталі ўмацоўвалі бетон у самых слабых месцах і перашкаджалі ўзнікненню расколін.

Новая праца Джэксан, апублікаваная восенню 2021 года, сведчыць аб тым, што крышталічны штрэтлінгіт быў не адзіным прадуктам хімічных рэакцый, якія падвышалі трываласць бетону.

Вучоная і яе каманда вывучылі ўзор бетону з 21-метровага цыліндрычнага абеліска, узведзенага побач з Апіевай дарогай каля 30 года да нашай эры над магілай шляхетнай рымлянкі па імі Цэцылія Метэла. Аказалася, што напаўняльнік складаўся з багатага на калій вулканічнага мінералу лейцыту.

За дзве з лішнім тысячы гадоў дажджы і грунтавыя воды размылі лейцыт, і калій вызваліўся. Сучасны бетон ад гэтага пайшоў бы расколінамі і разбурыўся.

Але, як высветліла Джэксан, у выпадку са старажытнарымскім бетонам вынік быў адваротным. Калій змяніў склад змацавальнага «клею» і надаў яму дадатковую трываласць, хоць штрэтлінгіту ў ім было значна менш, чым у бетоне з рынку Траяна.

Па словах удзельніцы даследавання Лінды Сеймур з Масачусецкага тэхналагічнага інстытута, «гэтыя збудаванні мелі розны склад, у іх ішлі розныя працэсы, але разнастайнасць напаўняльнікаў, якія выкарыстоўваліся рымлянамі, у канчатковым выніку вяла да аднаго — павышэння даўгавечнасці».

Рынак Траяна часта называюць першым гандлёвым цэнтрам у свеце. Фота wikimedia.org.

Верагодна, не ўсе варыянты працавалі аднолькава добра, але ў выпадках з Калізеем і Пантэонам рымскія будаўнікі, несумненна, дасягнулі поспеху.

Калізей быў пабудаваны ў асноўным не з бетону, а з глыбаў траверцінскага вапняку, але і бетон адыграў важную ролю. Яго галоўны ўнёсак у захаванасць славутых арак не бачны няўзброеным вокам.

«Турысту гэтага не разглядзець, але галоўнае тлумачэнне, чаму Калізей стаіць па гэты дзень, заключаецца ў тым, што ён узвышаецца на бетонным падмурку выключнай трываласці», — тлумачыць Мэры Джэксан.

Глыбіня падмурка Калізея складае цэлых 12 метраў. У якасці напаўняльніка выкарыстоўваліся буйныя абломкі застылай лавы. Без такога падмурка Калізей быў бы разбураны неаднаразовымі землятрусамі.

Ні адна паездка ў Рым не абыходзіцца без наведвання Калізея, але для тых, хто асабліва цікавіцца антычнай архітэктурай і роляй у ёй бетону, аб'ектам №1 з'яўляецца Пантэон, кажа Рэната Перучыа.

Дыяметр купала і вышыня ад падлогі ратонды да верхняга пункта складаюць тыя ж 43 метры, таму ўнутры Пантэона можна было б размясціць велізарны ідэальнай формы шар.

Гаворачы аб купале Пантэона, ключавое слова тут — «неарміраваны». На думку Рэната Перучыа, калі б сучасны архітэктар захацеў узвесці такі купал, яму б не дазволілі, паколькі ўсе будаўнічыя нарматывы патрабуюць закладаць у бетон сталёвыя бэлькі.

Рымскія будынкі перажылі імперыю, якая стварыла іх. Фота wikimedia.org. 

«Купал адчувае на сабе вельмі моцнае напружанне на разрыў, але стаіць 19 стагоддзяў, — кажа Перучыа. — Тут два варыянты: альбо закон сусветнага прыцягнення тады дзейнічаў па-іншаму, альбо яны валодалі нейкімі страчаным цяпер ведамі».

Акрамя ўнікальнага хімічнага складу бетону, рымскія архітэктары выкарыстоўвалі мноства розных прыёмаў. Два з іх былі накіраваныя на тое, каб зрабіць сцены збудаванняў максімальна лёгкімі.

У ходзе будаўніцтва вадкі бетон для сферычнага купала падымалі на рыштаванні і залівалі ў драўляныя формы, якія ўяўлялі сабой колы, якія сыходзіліся да цэнтра. Каб знізіць каласальную нагрузку, па меры набліжэння да яго ў якасці напаўняльніка выкарыстоўваліся больш лёгкія пароды, а бакавыя сцены рабілі максімальна тонкімі.

Бліжэй да падмурка купала таўшчыня яго сценак дасягае шасці метраў. Для трываласці ў іх закладаліся цяжкія базальтавыя глыбы. Вакол «вока» таўшчыня памяншаецца да двух метраў, а ролю напаўняльніка выконвае сітаватая вулканічная пемза, настолькі лёгкая, што плавае ў вадзе.

Другі трук заключаецца ў выдзеўбаных у столі прастакутніках, вядомых як «скрыні». Разьбяны арнамент зачароўвае, але справа не толькі ў эстэтыцы. Яны таксама знізілі колькасць бетону, які пайшоў на ўзвядзенне купала, і палегчылі яго.

Удзельнік даследавання 2021 года, матэрыялазнаўца з Масачусецкага тэхналагічнага інстытута Адмір Масік у сваёй кнізе назваў Пантэон «трыумфам бетону».

Даследчык указвае на яшчэ адну акалічнасць:

сённяшні бетон нясе чалавецтву шмат прыгожага і карыснага, але вытворчасць портландцэменту для яго вырабу дае парадку 8% сусветнага аб'ёму выкідаў парніковых газаў.

Масік і Джэксан вывучаюць старажытнарымскі бетон з мэтай зрабіць яго сучасныя аналагі больш экалагічна чыстымі. Па словах Масіка, асноўная перавага антычнага бетону ў тым, што яго злучальны кампанент на аснове нягашанай вапны неабходна награваць да 900 градусаў, а портландцэмент — мінімум да 1450.

Выкарыстанне старадаўняй тэхналогіі дазволіла б спальваць менш паліва, а даўгавечнасць збудаванняў са старажытнарымскага бетону — радзей замяняць іх.

«Уявіце сабе, што мы ўносім у кожны праект здольнасць бетону аднаўляцца, і ўся наша інфраструктура служыць не сто, а пяцьсот гадоў, — кажа Масік. — Гэта праблема ўсёй сучаснай эканомікі. Вырабляць больш даўгавечныя рэчы — самы просты спосаб берагчы навакольнае асяроддзе».

Мэры Джэксан і яе супрацоўнікі ўдзельнічаюць у праекце амерыканскага Міністэрства энергетыкі ARPA-e, задача якога — навучыцца рабіць бетон па старажытнарымскіх рэцэптах, скараціць шкодныя выкіды ў працэсе яго вырабу на 85% і павысіць тэрмін эксплуатацыі збудаванняў у чатыры разы.

Асноўныя перашкоды — доўгі тэрмін зацвярдзення рымскага бетону (паўгода супраць месяца цяпер) і прыкладна ў 10 разоў меншая трываласць, што робіць яго непрыдатным для некаторых сучасных пабудоў.

Але Масік сцвярджае, што хімічныя рэакцыі можна паскорыць. Ён працуе над тэхналогіяй ўпырсквання ў рымскі бетон двухвокісу вугляроду, што можа скараціць час яго падрыхтоўкі да некалькіх сутак.

Бердымухамедаў хоча зачыніць «Браму пекла»

Жыхар Докшыцкага раёна знайшоў у бервяне паўметровую статуэтку Ісуса Хрыста ФОТА

Клас
Панылы сорам
Ха-ха
Ого
Сумна
Абуральна

Хочаш падзяліцца важнай інфармацыяй ананімна і канфідэнцыйна?

Каб пакінуць каментар, калі ласка, актывуйце JavaScript у наладах свайго браўзеру