Раздел 3. Техника Античных цивилизаций
На стройках античных городов
Строительные материалы и инструменты
В период возникновения и расцвета античной цивилизации ремесло каменотесов стало одним из самых распространенных. Строительный камень брали поблизости от места стройки, обычно в открытых карьерах (мрамор, кроме того, добывался и в штольнях). При добыче камня использовали железное кайло, зубило, лом, деревянные клинья и кувалду. Для выемки известняка и песчаника применялись топор и пила (для более твердых пород использовали пилы без зубьев — их заменял подсыпаемый во время пиления песок). Первичная обработка производилась рядом с каменоломней, окончательная — на месте стройки, при подгонке строительных изделий.
Технологической особенностью греческого каменного строительства явилось сооружение высоких колонн насухо — без применения строительного раствора. Колонна собиралась из не полностью обработанных частей (барабанов), имевших выступы для подъема на канатах. Перед укладкой один на другой соприкасающиеся поверхности барабанов выравнивали. В центре каждого из них делали углубление, куда вставляли деревянный шип, соединявший два стыкующихся барабана. Плотность подгонки достигалась путем вращения барабанов вокруг оси.
Насухо из каменных блоков строили также и стены. Для лучшей подгонки средняя часть их поверхностей углублялась, затем выравнивалась остальная плоскость. Горизонтальные ряды блоков скреплялись железными скобами, залитыми свинцом.
Начиная с IV в. до н. э. каменные тесаные блоки, уложенные рядами разной высоты, стали служить обшивкой обеих сторон стены, а промежуток между ними заполнялся щебнем и камнями. Эта кладка с забутовкой была более экономичной.
В эллинистическую эпоху боковая поверхность блоков не сглаживалась. В практику входила техника обработки блоков рустами, оставлявшая шероховатую поверхность с заметными сколами. Грубая рустованная кладка подчеркивала массивность стены и создавала живописный светотеневой эффект.
Для получения ровной поверхности применяли способ выравнивания «по красному». Для этого гладкую ровную плиту покрывали красной краской, затем прикладывали ее к выравниваемой поверхности. Краска отпечатывалась на неровностях, которые затем сглаживались.
Вершиной мастерства каменщиков было сооружение арки и полуциркульного свода из клинчатых каменных блоков, уложенных насухо. Такие конструкции требовали тщательной обработки камня, точного соблюдения необходимых размеров. При выкладке арки, или арочного свода, пользовались временным деревянным каркасом, на который укладывали клинчатые блоки, начиная с двух нижних (опорных) и кончая одним верхним замковым), который удерживал всю сложную конструкцию свода.
В конце IV в. до н. э. получило широкое распространение использование известкового раствора, заимствованное в греческих поселениях на юге Италии. В III в. до н. э. в строительной технике римлян было сделано очень важное открытие — применение пуццоланового («путеоланского») раствора, изготовлявшегося из измельченной вулканической породы. На этом растворе стал изготовляться римский бетон. Слои мелкого каменного щебня и битого кирпича чередовались со слоями цементного раствора, образуя несокрушимую бетонную кладку — opus соτmenticius, не уступавшую по прочности каменным блокам. Для того чтобы щебень и цементный раствор не растекались и сохраняли необходимую форму, сооружалась временная деревянная обшивка — опалубка. После того как бетон застывал, опалубка разрушалась или передвигалась дальше.
Из бетона и традиционных строительных материалов возводились разнообразные здания, акведуки, а также транспортные сооружения: мосты, дороги т. д. Для облицовки употребляли известняк, туф, керамические плитки и др. Широко применялась штукатурка из извести и гипса. Кровля домов изготовлялась из мраморных плит или черепицы.
При строительстве пользовались в основном ручными орудиями: коленчатыми и простыми рычагами для установки каменных плит, молотками для забивки скоб, лопатками для накладывания раствора и дощечками с рукояткой для его выравнивания. Проверочный инструмент состоял из циркуля, уровня, отвеса, наугольника, рейки и шнура. Был также известен уровень в виде открытого желобка, наполненного доверху водой.
Для плотницких и столярных работ по оборудованию зданий употребляли топоры, молотки, пилы, рубанки, долота, тесла. Доски распиливали лучковой пилой. Применялась также и двуручная пила. Употреблялись ручные сверла и дрели, которые приводили в движение тетивой лука.
Для скрепления отдельных деревянных частей использовались железные гвозди. При строительных работах для соединения досок в них делались специальные выступы — шипы. Для фанеровки употребляли столярный клей.
Как уже отмечалось, при строительстве для подъема тяжестей применялись сложные механизмы. Витрувий описывает несколько типов таких «машин», именуемых в зависимости от количества применяемых блоков триспастами, пентаспастами, полиспастами, т. е. трех-, пяти- или многоблочными устройствами.
Механизмы приводились в движение мускульной силой рабов, посредством простых канатных тяг, вертикальных и горизонтальных воротов или ступальных колес. Использовались и наклонные плоскости. Так, при сооружении Колосса Родосского применялись наклонные земляные насыпи с деревянным настилом.
Планировка и благоустройство городов
В Древней Греции большое значение придавали регулярной планировке городов. Основой ее была правильная прямоугольная сеть прямых улиц равной ширины, которые образовывали одинаковые по форме и размерам кварталы. Каждый жилой квартал включал несколько домов, разделенных проезжей дорогой. Стены наружных фасадов зданий были глухими. Окна большей частью имелись на втором этаже, но не во всех домах. Большое внимание уделялось борьбе с сыростью, свободному доступу воздуха и солнца, озеленению и водоснабжению. Водопроводы (иногда с искусственным напором) питали общественные водоразборные водоемы, куда вода поступала по керамическим и свинцовым трубам.
Регулярное искусственное водоснабжение было известно и грекам. Водопроводный туннель длиной 1 км был сооружен в середине VI в. до н. э. на о-ве Самос. Строитель этого туннеля Евполин начал работу одновременно с двух концов, и обе партии строителей, прорубавшие скалу, встретились под землей. Изобретение античного механика-самоучки Ктесибия, жившего в III в. до н. э., было использовано при сооружении водопровода в г. Пергам (Малая Азия). Его свинцовые трубы были проложены через глубокую долину, причем разница уровней воды в начале и в конце водопровода превышала 130 м. В основе устройства лежал принцип сифона. Ктесибием был также изобретен пожарный насос, столь необходимый городским службам благоустройства.
Санитарное состояние городских площадей, улиц, дворов обеспечивалось хорошо организованной системой водостоков, обложенных камнем и перекрытых плитами; существовала и канализация. Благоустройство и санитарное состояние города были предметом заботы со стороны должностных лиц — астиномов, следивших, чтобы нечистоты сваливали не ближе 10 стадиев от городской стены (10 стадий = 1,851 км).
Городские дома имели ванные комнаты. Ванны в виде каменных или терракотовых кресел были углублены в земляной пол. Дома имели канализацию и водопровод, трубы которого были изготовлены из обожженной глины. В холодную погоду комнаты согревались переносными глиняными двуручными сосудами с раскаленным древесным углем. В комнатах для мытья было духовое отопление, горячий воздух из топки проходил под полом по трубам — гипокаустонам.
Центральное отопление первоначально применялось только в гимнасиях — для нагревания воды в бассейнах. Отопительные приборы состояли из жаровни, связанного с ней гипокаустона, над которым располагалась емкость с водой для нагревания, и из труб для подачи горячей воды в бассейн. Позднее появилась дымовая труба, и с VI в. до н. э. центральное отопление стало устанавливаться в храмах, банях и частных домах греков.
Для приготовления пищи часто применялись портативные переносные керамические очаги различной формы. Для вечернего освещения употреблялись глиняные или металлические переносные светильники. Пожарную безопасность обеспечивали пожарные помпы.
Большое значение различного рода утилитарным инженерным сооружениям придавали римские строители и архитекторы. В римских городах было прекрасно налаженное водоснабжение. Ранние римские каменные водопроводы (акведуки) сооружались с IV в. до н. э. Как и греческие, они были построены под землей. Со Il в. до н. э. начали строить надземные акведуки на массивных аркадах.
Акведук, построенный в 140 г. до н. э. на арочных опорах из тесаного камня местами высотой до 15 м, имел 91 км в длину. Ко II в. н. э. в Риме действовало 11 водопроводов, дававших в день 1,5 млн м3 воды, или от 600 до 900 л на человека. Монументально построенные акведуки на массивных арочных конструкциях дополнялись водонапорными башнями, общественными фонтанами и обширной сетью подземных свинцовых и керамических водопроводных труб. Фронтин, глава ведомства римского водоснабжения, в своем труде «Водопроводы города Рима» (I в. н. э.) отмечал, что во главе ведомства стояли инженеры-гидравлики, именовавшиеся «архитекторами». К IV в. относится реконструкция в Риме древней системы открытых сточных каналов («клоака максима»).
Одним из активных потребителей воды в Риме являлись специально оборудованные сооружения для купания — термы, которые, в соответствии с правилами гигиены римлян и потребностями комфорта, имелись при домах состоятельных людей и при императорских дворцах. Для удовлетворения бытовых потребностей населения городов строились общественные термы с мужскими и женскими отделениями. Начало широкого строительства терм относится к концу I в. до н. э. — началу I в. н. э.
В начале I в. н. э. в Риме было построено 170 терм, а к началу IV в. н. э. действовало 11 больших императорских и до 800 мелких общественных терм. Особой роскошью и грандиозностью отличались термы императора Каракаллы.
Уже в III в. до н. э. рост населения Рима привел к строительству трехэтажных жилых домов. Из-за дороговизны земельных участков домовладельцы стремились повысить этажность сдаваемого внаем дома. Многоэтажных (4-5 и более этажей) и многоквартирных домов — инсул — к концу I в. н. э. в городе насчитывалось свыше 46,5 тыс. Потолки высотой более 3 м имели сводчатую форму, но на верхних этажах они могли быть плоскими (деревянными). В каждый этаж с улицы вела своя каменная лестница, на каждом этаже были окна, обращенные на улицу, куда выходили также балконы и портики перед лавками на первом этаже.
Многоэтажные инсулы строились на скорую руку, не основательно, часто из кирпича-сырца, с деревянными прокладками, которые нередко обваливались. Жизнь в инсулах, особенно на верхних этажах, где селилась беднота, не отличалась большим комфортом. Там не было кухонь, водопровода, санузлов, отопления. Окна, как правило, закрывались деревянными ставнями с прорезями для света, так как стекло было роскошью.
Общественные здания и сооружения
В жизни населения Рима большое место занимали зрелища: гладиаторские бои, травля зверей, театральные представления, триумфальные шествия. Потребность в них удовлетворялась в специально построенных для этого амфитеатрах. Амфитеатр представлял собой эллиптическую постройку, обнесенную стеной с аркадами. От эллиптической формы арены концентрически расходились ступенчатые места для зрителей. Первоначально амфитеатры строились из дерева.
Самый большой из римских амфитеатров, в Средние века названный Колоссеумом (Колизеем), был построен около 80 г. н. э. из крупных каменных блоков с отделкой из туфа, кирпича и мрамора 1 Длина его составляла 182 м, ширина — 156, а высота — 48,5 м. Под ареной находились обширные и сложные подвальные помещения: коридоры, казармы для гладиаторов, клетки для зверей, здесь же располагались различные подъемные машины.
1 Полагают, что нет прямой связи между словами colosso («гигант») и coliseo. Возможно, это название происходит от collis isaeum, т. е. «холм, на котором находится Изэум» (святилище Изиды), где в древности был храм египетской богини Изиды — популярного божества в Риме начала III в. до н. э.
Колизей вмещал около 50 тыс. зрителей. Расположенные уступами места для них опирались на сплошную систему арок и столбов.
Единственным крупным зданием античного Рима, которое сохранилось до нашего времени не в руинах, является знаменитый Пантеон. Сооружение этого храма «всех богов» со всеми реконструкциями и перестройками относится к I в. до н. э. — II в. н. э. Пантеон представляет собой массивное сооружение, увенчанное куполом, который снаружи кажется невысоким, а внутри занимает половину высоты храма. Внутренний диаметр храма — 43,5 м, высота — 42,7 м. На внутреннем фасаде здания внизу расположены семь больших ниш, углубленных в толщу стены, с выступающими барельефами. Огромный свод, покрытый бронзовыми вызолоченными мостками, завершен большим световым отверстием. Вход украшает монументальный портик по фасаду с шестнадцатью гигантскими колоннами, поставленными в два ряда. Сделаны они из монолитов красного египетского гранита, а коринфские капители — из белого греческого мрамора. Купол опирается на ротонду, стены которой состоят из восьми пилонов (опор), соединенных между собой многоярусной аркадой. Сам купол сделан из слоев бетона с заполнением кирпичным щебнем и пемзой, верхняя его часть состоит из пемзобетона. Пол вымощен круглыми и квадратными мраморными плитами, отделан порфиром и гранитом. В центре устроен сток для дождевой воды, которая попадает в храм через световое отверстие в куполе. Окон в храме нет, однако здание обладает такой хорошей естественной вентиляцией, что в нем не ощущается сырости даже в дождливое зимнее время. Пантеон обладает прекрасной акустикой. Одновременно в его зале могут находиться более 2 тыс. человек.
C возникновением христианской религии в I в. н. э. в Риме появляются подземные кладбища христиан — катакомбы. Для устройства подземных кладбищ сначала использовали старые каменоломни. Затем, в III в., когда начал меняться социальный состав христианской общины, катакомбы стали возникать на земельных участках богатых римлян. Со временем, для того чтобы сократить протяженность подземных коридоров, их стали углублять. В некоторых катакомбах появились второй, третий, четвертый и даже пятый ярусы. Все ярусы соединялись ступенями. Наиболее древние захоронения находятся на первых ярусах, более поздние — в нижних. Одно из самых глубоких мест в римских катакомбах находится в 25 м от поверхности земли.
Еще одним чудом строительной техники этого периода, возникшим далеко от Европы, была построенная для обороны от северных кочевников Великая Китайская стена 2. Строительство длилось беспрерывно, днем и ночью, на протяжении 10 лет. На работы было согнано около 2 млн человек — рабов, военнопленных, крестьян, солдат, «преступников» 3. Сотни тысяч из них умерли от невыносимых условий труда. Их тела зарывали тут же, в земляную насыпь стены. Сооружение состояло из двух рядов высоких каменных или кирпичных стен, пространство между которыми засыпали землей. Через каждые 60—100 м возвышались башни, охраняемые гарнизонами. Высота стен достигала 10 м, ширина насыпи была такова, что по ней могли проехать рядом несколько всадников. Общая длина стены около 4 тыс. км).
2 Отдельные крепостные стены на трассе будущего строительства были сооружены еще в IV в. до н. э.
3 B их число включались все неугодные правительству Цин Шихуанди, в частности группа ученых и литераторов-конфуцианцев, большинство из которых погибло на этой работе.
Вопросы и задания:
1. Составьте перечень инструментов, применяемых в античном строительстве.
2. Опишите особенности устройства водоснабжения и канализации в Риме.
3. Чем, по вашему мнению, было вызвано появление закона о защите водопровода?
4. Используя свои знания о традициях и быте жителей античных городов, докажите, что для них была актуальна поговорка: «Без воды — ни туды и ни сюды!»
5. В чем достоинства и недостатки многоэтажных римских инсул? Какие технические задачи приходилось решать их строителям?
