Состав бетона для гидротехнических сооружений из извести
6 Июнь 2009
Плиний приводит состав бетона для гидротехнических сооружений из извести, пуццоланы и битого туфа в пропорции 1:2:1. Хорошая сохранность до настоящего времени на побережье между Неаполем и Гаэ-той (залив Гаэта) крупных римских бетонных массивов (которые полируются морскими волнами, но не разрушаются) свидетельствует о превосходном качестве материалов и строительных работ.
Возможно, что применять рыхлую пуццолану вместо песка в известковых растворах начали в районе Неаполя греческие колонисты, использовавшие здесь более твердый туф как строительный камень. В пластах местной пуццоланы от того времени сохранились древние ходы, заброшенные после завоевания Кампании Римом.54 Впоследствии и римляне применяли в этом районе туф и пуццолану. В Помпеях туфовый камень в 200—90 гг. до н. э. применяли для кладки лучших сооружений, добавляя к извести пуццолану.
Широкое применение, особенно в гидротехническом строительстве, пуццолана, как гидравлическая добавка, получила в районе древних Путеол. Первоначально известково-пуццолановый раствор здесь применили в Серапеуме (храме Сераписа, ок. 105 г. до н. э.) и храмах Нептуна и Нимф. Нижние, хорошо сохранившиеся части этих сооружений вследствие оползания берега постепенно погружались в воду и в течение нескольких веков находились под уровнем моря, пока в середине XVI в. не произошло повышение берега.
Е. Камерман (Е. Camermann) обнаружил в растворе Серапеума около 17.38% СаО, 8.78% С02 и 13.2% растворимой 8Ю2.55Судя по этим данным, можно считать, что 11.19% СаО подвергнуты карбонизации, остальные 6.57% ее связаны с 6.57% Si02 в однокальциевый силикат. Вяжущая часть отвердевшего раствора, таким образом, состоит из 20.68% карбоната кальция, 12.71% силиката кальция и 6.53% остаточной растворимой кремнекислоты.
В правление императора Августа (27 г. до н. э.—14 г. н. э.) близ Вайи был сооружен «необыкновенный бассейн» («Piscina mirabilis») размерами 70x26 м, на 48 колоннах, для снабжения водой судов в Байской гавани. Известково-пуццолановый раствор этого бассейна по Камерману содержит 21.5% извести, 10.8% углекислоты и 11.3% растворимой кремнекислоты. Это соответствует 24.56% карбоната кальция, 16.03% силиката кальция и 3.10% растворимой кремнекислоты. К внутренней штукатурке бассейна, кроме пуццоланы, добавлена и кирпичная мука.
Смесь извести и пуццоланы в больших количествах была применена при императоре Гае Юлие Цезаре (Калигуле, 37—41 гг. н. э.) при продолжавшихся строительных работах в порту в Путеолах, где сохранился мол из насыпного бетона и бетонных блоков на этой смеси. На ней же были построены и дошли до нашего времени порты императоров Нерона (54—68 гг.) в Анцио и Террачине, Траяна (98—117 гг.) в Остии, Адриана (117—138 гг.) в С. Катальдо, каменные мосты Фабриция (62. г. до п. э.)„, Эмилия (134 г. н. э.) в Риме и многие другие сооружения.Несмотря на широкое использование пуццоланы в Кампании и изложение Витрувием ок. 13 г. до н. э. сведений о гидравлических ее свойствах, римские строители, работавшие в других местностях, первоначально воздерживались от применения местных гидравлических добавок вулканического происхождения. Характерно их отношение к санторинской земле на острове Тира (применявшейся в гидравлических растворах еще в архаический период) и к рейнскому трассу на территории Германии. В районах залегания этих добавок римляне сначала использовали в качестве добавки хорошо знакомую им кирпичную муку и только позднее стали применять местные вулканические породы.56
Причины этому могли быть разные. Может быть, отдаленные римские гарнизоны, выполняя строительные работы, не всегда следовали новому опыту своего времени. Возможно, что строителей, знавших красноватую рыхлую пуццолану, удерживал от применения новых добавок их цвет — светло-серый у санторинской земли, желто-серый и серо-голубой у трасса, который к тому же отличался и плотным камневидным строением. Санторинская земля как гидравлическая добавка значительно уступает пуццоланам и трассам и в гидротехническом строительстве применима лишь для сооружений, постоянно находящихся под водой. В наземных частях сооружений растворы на ней часто разрушаются под влиянием температурных колебаний. Штукатурки с большим содержанием санторинской земли со временем становятся рыхлыми и хрупкими. Не исключено, что римские строители на Тире знали о случаях разрушения здесь смешанных растворов. Пуццоланы, а затем и трассы древние строители рассматривали как чисто местные материалы, которые применялись в районах их залегания, а также в местностях, куда эти материалы могли легко доставляться по воде.