Древнеримский бетон: почему устоял Пантеон?

Многокилометровые акведуки, вместительные термы, величественный Пантеон – у многих, кто хоть раз бывал в Риме, в голову обязательно закрадывалось сомнение: неужели все эти здания стоят здесь уже не одну тысячу лет? Поразительно даже не то, что все эти сооружения смогли столетиями успешно противостоять слепым силам природы. Удивительно, как вообще они сумели выстоять против самых главных и безжалостных разрушителей – людей, расхищающих строительные материалы!
Давно известный факт: многие знаменитые строения прошлого не сохранились до наших дней, потому что были разобраны по кирпичику на личные нужды неблагодарными потомками. Итальянские специалисты по архитектуре недавно составили специальный атлас, в котором отмечены все средневековые строения, для возведения которых были использованы материалы разобранных античных сооружений. Например, знаменитый «обкусанный» вид зрительских трибун римского Колизея – это следствие как раз такой бесцеремонной «добычи» бесплатных строительных блоков, часть из которых сегодня можно найти на соседних улицах Вечного города.
Так что же остановило безжалостных вандалов от полного разбора древнеримских строений?

Секретный ингредиент
На пути средневековых расхитителей строительного камня встал уникальный материал, точнее состав – древнеримский цемент. Именно из-за его особенных свойств люди столетиями ничего не могли поделать со старинной кирпичной кладкой или отлитыми из бетона древними стенами.
История его возникновения теряется в тумане древности. Сегодня никто не может точно сказать, когда именно зодчие прошлого стали добавлять в строительные смеси известь, гипс и измельченную вулканическую породу для придания составу большей вязкости и прочности. Однако доподлинно известно, что наибольшего расцвета эта технология достигла в самом начале нашей эры. Как раз в этот период были возведены наиболее знаменитые и монументальные древнеримские сооружения, сохранившиеся до наших дней: термы Агриппы, Колизей, Мавзолей Адриана и самое удивительное – древнеримский Пантеон.
О существовании специальных «присадок» ученые, конечно, догадывались, но точный состав и пропорции удалось установить только в конце ХХ века. Главным секретным ингредиентом древнего цемента и бетона оказалось сырье, очень хорошо известное всем современным строителям – поццолан. В древности его природный аналог добывали в карьерах на Флегрейских полях. Это удивительное место находится на берегу Неаполитанского залива всего в 30 км на запад от знаменитого вулкана Везувия. Территория полна следов былой вулканической активности: потухшие кратеры, горячие соленые озера, подземные термальные источники. Кстати, последнее серьезное извержение вулкана на Флегрейских полях произошло относительно недавно, в середине XVI века, в результате чего на этой местности появился еще один вулканический конус – ­Монте-Нуово. Совсем недалеко от него располагается маленький прибрежный городок Поццуоли (Pozzuoli), в честь которого древняя химическая добавка и получила свое современное название.

Все гениальное просто
Сам по себе поццолан не обладает какими-то волшебными свойствами. Это простая минеральная порода вулканического происхождения, содержащая большое количество оксида кремния и алюминия. Однако в сочетании с известью, измельченной гипсовой крошкой и водой он превращает обыкновенную строительную смесь в супербетон, многократно повышая его прочность, водонепроницаемость и устойчивость к агрессивной окружающей среде.
Главная изюминка составов с поццоланом в том, что в отличие от традиционного цемента его стойкость многократно повышается во влажной среде. Это делает бетон на его основе совершенно незаменимым при строительстве акведуков, водопроводов, а также коллекторов отведения сточных вод и канализации.
Когда состав древнего бетона был установлен с точностью до миллиграмма, ученые сразу же попытались применить полученные знания на практике, но все возводимые ими сооружения рушились при любой, даже самой незначительной нагрузке. Оказалось, что секретный ингредиент хранит еще одну важную тайну – строительная смесь с применением поццолановых добавок достигает пика своих прочностных свойств не раньше, чем на 28-й день после создания. До этого момента она ведет себя как любой низкосортный цемент. По мнению специалистов, этот важный технологический момент в сочетании с утерей точных знаний о пропорциях строительных смесей делал воссоздание древнеримского бетона практически невозможным. И только с помощью современных высокотехнологичных научных исследований древняя загадка была, наконец, разгадана.

Всем хорош, но нам не гож
Сегодня для создания гидростойкого высокопрочного цемента нет нужды ехать на Флегрейские поля – достаточно добавить в глиняно-известковую смесь немного гипса и измельченный вулканический туф или пемзу с большим содержанием определенных оксидов. Такой материал давно используется в нашей стране при строительстве морских доков, плотин, опор мостов и возведении подземных бункеров и тоннелей во влажных почвах.
Еще один серьезный плюс данного состава – высокая стойкость к сульфатным солям и низкая вероятность образования внутренних трещин. Однако применение этого чудо-бетона существенно ограничено нашими суровыми климатическими условиями. Опытным путем было установлено, что поццолан плохо реагирует на температуры ниже ноля и вообще не любит температурные скачки от плюса к минусу. Кроме этого, он невероятно требователен к влажности в момент приготовления цементной смеси. Любые отклонения от установленного технического регламента сразу же сказываются на эксплуатационных качествах материала.
И все же благодаря своим уникальным свойствам бетон с поццоланом – незаменимый помощник строителей при возведении надежных гидротехнических сооружений, наземных и подземных конструкций, требующих высокой прочности и противодействия повышенной влажности. Правда, только в теплых краях. В северных широтах, а тем более за полярным кругом, уникальное изобретение древних римлян бесполезно. 

Андрей Пучков