Потребители воды в Риме
Основными потребителями вод в городах Древнего Рима были общественные бани-термы, фонтаны, канализационные системы и специальные хранилища-цистерны, сооружение которых также велось из бетона.
Бани были известны очень давно. Гораздо раньше, чем в Риме, ими пользовались на Ближнем Востоке, в Древней Греции и других частях мира. Однако, если все древние народы предназначение бань видели только в мытье и очищении тела, то в Древнем Риме они стали своеобразной частью общественной жизни общества.
Термы в Риме превратились в своего рода развлекательные и спортивные учреждения, клубы, где находились не только банные помещения и бассейны, но и библиотеки, гимнастические классы, комнаты для философских и литературных дискуссий, лавки с товарами, сады и нередко — небольшие стадионы. Это был целый комплекс зданий, насчитывавший от 15 до 20 помещений и размещавшийся на площади в 10—14 га.
В Риме функционировало огромное количество терм, из них только мелких насчитывалось до 800. Самые большие и роскошные термы были построены императорами. Это термы Нерона (64 г.), Веспасиана (68 г.), Тита (75 г.), Траяна (110 г.), Адриана (120 г.), Коммода (188 г.), Каракаллы (217 г.), Александра Севера (230 г.), Аврелиана (272 г.), Диоклетиана (295 г.) и Константина (324 г.). Правда, большинство из них не сохранились и известны лишь по названиям. Можно сказать, что к I в. н. э. уже сложилось типовое здание терм. В конструктивном отношении оно состояло из массивного, чаще всего бетонного фундамента и бетонных стен с наружной и внутренней каменной облицовкой и перекрытий в виде бетонных сводов или куполов. Помимо этого термы включали большую систему водоснабжения и канализации, многие элементы которой были сделаны из бетона. Из бетона же обычно были выполнены бассейны для плавания, а также различные емкости для хранения воды.
Помещения для мытья состояли из горячей (кальдарий), теплой (тепидарий) и холодной (фригидарий) бань, а также специально оборудованной парной, где температура и влажность пара регулировалась с помощью перекрываемого люком светового окна, расположенного в центре купольного перекрытия. Заслуживает внимания система отопления римских терм, применявшаяся также для обогрева жилых помещений. Она называлась «гипокауст» (hypokaust) и была построена по принципу обогрева пола помещения или его стен. Из отопительной камеры горячий воздух проходил под перекрытием пола, расположенным на каменных или бетонных столбиках. Для обогрева стен этот же горячий воздух направлялся к отверстиям в стенах, сделанных в полых кирпичах, называемых «тубули» (tubuli) или к керамическим трубам, смонтированным в стене. С помощью жара подпольных печей производилось нагревание воды бассейнов, предназначенных для купания.
Одними из первых обнаружены термы при раскопках в Помпеях. Они датируются II в. до н. э. Примерно в 70-х гг. до н. э. были сооружены термы в Риме при форуме. Для нас они интересны тем, что арки в них выполнены из бетона.
Во времена Римской Республики курортным местом для высшей аристократии считался городок Байи, расположенный в живописной местности на берегу залива Поццуоли, который притекал к себе приезжих источниками горячей минеральной воды и горячих газов. Там находились виллы Цезаря, Цицерона, Помпея и других знатных людей Древнего Рима. Там же сооружены несколько крупных и роскошных терм. Среди них выделяются две. Это почти полностью сохранившееся, круглое в плане сооружение диаметром 21,5 м с перекрытием в виде полусферы. По своей конструкции это здание напоминает римский Пантеон, вероятно, являясь его предшественником. Несмотря на свое утилитарное назначение, термы эти названы «храм Меркурия». Здание терм построено в середине I в. до н. э. частично из бетона. Второе здание терм построено позже первого, но по конструкции и архитектурной форме напоминает его. Оно названо «храмом Дианы». Купол его в основном сделан из римского бетона и достигает в диаметре 29 м. Интересно, что часть купола выполнена из бетона на легком заполнителе, структура бетона по высоте купола не постоянна. В нижней его части, у основания, уложен более тяжелый бетон с крупным заполнителем в. виде известняка и битого кирпича, а выше применен легкий бетон из пористого вулканического туфа. Несомненно, для того времени это являлось интересным инженерным решением. Сверху весь купол был покрыт строительным раствором толщиной 10 см.
Следует отметить, что именно в термах получили наибольшее распространение каменные и главным образом бетонные купольные своды. Это, вероятно, было вызвано тем, что плоские-деревянные перекрытия из-за повышенной влажности в термах быстро выходили из строя.
Большие термы с бетонным куполом Диаметром 30 м были построены в начале II в. н. э. на вилле императора Адриана в Тиволи. Частично они сохранились до наших дней.
В 217 г. императором Каракаллой были торжественно освящены громадные термы, названные его именем. Это был целый комплекс зданий общей площадью более 15 га, на которой мог бы разместиться небольшой римский город. Вот как описывал эти термы один из современников: «Он (Каракалла) оставил необыкновенные термы, носящие его имя, в которых солнечную залу архитекторы считают неподражаемой, так как говорят, что в ней вверху были устроены решетки из бронзы или меди, которым был доверен весь свод. Зала была так обширна, что ученые-механики отрицают возможность такого устройства». Отдельные залы и помещения терм отличались необыкновенным убранством, вмещая одновременно более 1600 человек. Фундаменты, часть стен, куполов и отдельные бассейны этих терм были выполнены из бетона.
Стены бассейнов были облицованы туфовыми блоками толщиной 15 см. Сами блоки были подогнаны друг к другу почти без заметных стыков и держались у стены за счет раствора с высоким содержанием цемянки, которая способствовала водонепроницаемости раствора и более быстрому его схватыванию. Интересны с инженерной точки зрения термы в Трире, построенные в первой половине II в. н. э. Один из фасадов этих терм украшен скульптурным изображением амазонок. Это прекрасная копия Фидия, которая сегодня украшает рейнский музей в Трире. Стены терм сделаны из римского бетона с облицовкой природным камнем и кирпичом. Особого внимания заслуживают в них два отапливаемых плавательных бассейна размером 22 X 14 м каждый. Они установлены на опоры из кирпича, которые, в свою очередь, стоят на бетонном полу. Пол, как показали исследования западногерманских ученых, до сегодняшнего дня отличается большой водонепроницаемостью и огнестойкостью.
Там же в Трире в конце III в. н. э. начались работы по сооружению императорских терм. Еще и сегодня сохранились руины огромного кальдария и разветвленная система обслуживания и обогрева терм. По данным западногерманского исследователя X. О. Лампрехта, чрезвычайно массивные стены тщательно облицовывались обработанными блоками известняка, за которые ранее укладывался литой бетон, состоящий из конгломерата каменных обломков и раствора. Через 3—4 слоя камней, на равном расстоянии укладывался выравнивающий слой из кирпича. Все ответственные элементы (здания), такие, как арки, опоры, проемы дверей, окон и каминов выполнены в кирпичной кладке. Своды погребов и обходных путей отливались (из бетона) с помощью переставных деревянных форм.
И все же самыми вместительными термами за все существование Древнего Рима считались термы, построениые при императоре Диоклетиане, сооружение которых началось в 298 г. По средневековой легенде среди строителей этих терм насчитывалось 40 тыс. христиан, приговоренных к каторжным работам. В 305 году термы были закончены. По своему конструктивному исполнению и используемым строительным материалам они очень близко напоминали термы Каракаллы, только вместимость их почти в два раза превышала вместимость терм Каракаллы. Большинство ответственных строительных элементов этих терм выполнены из бетона.
Помимо терм много воды в городах требовала система канализации. Примерно в 500 г. до н. э. в Риме была построена знаменитая «клоака Максима». Это был громадный по тем временам тоннель, выполненный из каменных блоков шириной более трех и высотой до четырех метров. Такие размеры коллектора позволили инспекторам и ремонтным рабочим свободно плавать в нем на лодках.
Канализационные системы известны и по другим городам Древнего Рима. В Кельне были раскопаны три главных коллектора из десяти. Один из них выполнен из туфовых блоков, а два других — из бетона с внутренней облицовкой из круглоо-обломочного песчаника. Ширина их в свету составляла около 1,5 м, а общая ширина — 3,85 м при высоте до 2,45 м. Большое количество воды «забирали» для себя так называемые дома «личного пользования»— «форики» или общественные туалеты. Надо сказать, что они во многом отличались от современных, начиная от богатого внутреннего убранства и кончая самим отношением римлян к этим заведениям. Сиденья выполнялись из мрамора с декорированными подлокотниками в виде дельфинов. Над сиденьями нередко устраивались ниши со статуями богов или алтарь богини Фортуны. Отсутствие туалетной бумаги компенсировалось проточной водой и фонтанчиками воды, озонирующими воздух. Люди там, как писали очевидцы, встречались, обменивались новостями и приглашениями на обед, что никого не удивляло. Когда в Поццуоли в XIX в., археологи раскопали одно из таких сооружений, имевших форму и размеры красивого павильона, то по ошибке причислили его к храму. Предполагается, что форика с источником водоснабжения имелась на первом этаже каждого римского дома. Вероятно, было обнаружено, что римский бетон хорошо сопротивляется действию фекалий, так как часть канализационных каналов и резервуаров выполнена из бетона. Многие улицы имели ливневую канализацию.
Система римской канализации не имела себе равной почти до середины XIX в. Так, в 1842 г. Британская Королевская комиссия, ознакомившись с канализацией Рима, пришла к выводу, что сооружения римлян были более гигиеничны, чем аналогичные в Англии.
Одновременно с водопроводами, а возможно, и раньше, появились цистерны — емкости для хранения воды или другой жидкости. Они, как правило, располагались в подвалах домов; имели грушевидную форму, на дне которой устраивался небольшой уклон к центру, где размещался отстойник. Размеры таких цистерн были довольно внушительны: высота 5—8 м, нижний диаметр 4—5 м, верхний 0,8 м. Стены их устраивались из камня или бетона с последующей штукатуркой толщиной от 5 до 15 см. Сама штукатурка была многослойной. Приготавливалась на для первого слоя на тощей воздушной извести, а для последующих слоев — на сильногидравлическом вяжущем. При этом применялся раствор состава 1 : 3 (известь : песок). Витрувий напоминал, что «...поверхность их (цистерн) должна быть хорошо оштукатурена. Строительный материал должен быть безупречен и следует очень тщательно производить работы по герметизации».
Водонепроницаемость цистерн достигалась также за счет специальной обмазки известковым раствором, в котором известь смешивалась с оливковым маслом или другими органическими веществами. Плиний описывает также «мальту» для покрытия поверхностей, которая, отвердевая, становилась тверже камня. Она состояла из извести, погашенной в вине, свиного сала и винных ягод.
Уже при Витрувии цистерны начинают делать из бетона.
Для этого, как пишет Витрувии, ...«заготавливают самый чистый и жесткий песок, выламывают базальтовый щебень кусками не тяжелее одного фунта и замешивают в твориле крепкую известь, так чтобы на 5 частей песку было две части извести. Рвы для этих цестерн до уровня будущей их глубины утрамбовывают деревянными, окованными железом бабами. Когда стены утрам бованы, всю землю из середины выкидывают до самого низа стены. Дно утрамбовывают.» (кн. VIII, гл. VI). Начиная с I в. н. э. большинство цистерн изготавливаются полностью из бетона.
