Римские технологии: акведуки, дороги и бетон

Наверху Пон-дю-Гар водный канал опускается всего на 2.5 см на 456 м, то есть уклон примерно 1 к 18 000.

Вода, текущая под уклон 50 км

Римский акведук — это в основном вовсе не высокие арки, которые все себе представляют. Это крытый каменный канал, по которому вода идёт от источника к городу под действием одной лишь силы тяжести, поэтому каждый его метр должен плавно идти под уклон. Первый римский акведук, Аква Аппия 312 г. до н. э., тянулся примерно на 16.6 км, и почти весь, кроме примерно 90 метров, шёл под землёй. Арки строили только там, где линии нужно было пересечь долину. Пон-дю-Гар на юге Франции переносит через реку Гардон акведук Нима длиной больше 50 км, построенный в 1-м веке н. э. Мост возвышается над рекой на 48.77 метра. Инженеры меняли уклон вдоль трассы: при одном равномерном уклоне мост пришлось бы делать немыслимо высоким, а так они понизили его примерно на 6 метров.

Такие уклоны землемеры размечали простыми инструментами. Витрувий описывает хоробат, длинный деревянный стол с водяными желобками и отвесами для определения горизонтали, и грому, крест на шесте для разметки прямых линий и прямых углов. В городе вода поступала в распределительные резервуары, а затем шла по свинцовым трубам; от латинского слова «свинец», plumbum, происходит английское plumber, «водопроводчик». Секст Юлий Фронтин, назначенный смотрителем водоснабжения в 97 г. н. э., написал книгу о водоснабжении Рима. В ней он описывает девять акведуков своего времени, жалуется на незаконные врезки, через которые воровали воду, и ставит акведуки выше «праздных пирамид» Египта.

Почему арки стоят

Камень очень прочен на сжатие и слаб на растяжение. Плоская каменная балка над пролётом прогибается, и её нижняя сторона растягивается, поэтому балки перекрывают только короткие расстояния. Арка превращает нагрузку в сжатие. Каждый клинчатый камень, или вуссуар, давит на соседей, и вес передаётся по дуге вниз, в опоры. Пока арку строят, она не может стоять сама, поэтому строители кладут камни на изогнутую деревянную опалубку, которую называют кружалом. Когда наверху встаёт замковый камень, опалубку можно убрать, и арка держит себя сама. Арку придумали не римляне, но они применяли её с огромным размахом, ставя ярусами, как на Пон-дю-Гар.

Дороги

Аппиеву дорогу, «царицу дорог», начал строить в 312 г. до н. э. цензор Аппий Клавдий Цек, тот же человек, что стоял за первым акведуком. Она шла на 132 римские мили, около 195 км, от Рима до Капуи, а позднее её продлили до Брундизия на «каблуке» Италии. Римские дороги строили прежде всего для армий: настолько прямыми, насколько позволяла местность, с выпуклым покрытием, чтобы дождь стекал в канавы по бокам. В учебниках часто показывают аккуратный разрез из четырёх слоёв, но эта модель взята из описания полов у Витрувия, а раскопанные дороги сильно различаются в зависимости от местного камня и грунта. Каменные мильные столбы вдоль пути указывали расстояние от города.

Бетон

Римский бетон, opus caementicium, широко применяли примерно с 150 г. до н. э. В нём смешивали известь с вулканическим пеплом, особенно из окрестностей Поццуоли близ Неаполя, и куски камня или битого кирпича. Его не заливали, а укладывали слоями, и он мог схватываться даже под водой, что позволяло строить гавани в открытом море. Главный его памятник — купол Пантеона в Риме, завершённый при Адриане около 125 г. н. э. Купол имеет пролёт около 43 метров и до сих пор остаётся крупнейшим в мире куполом из неармированного бетона. Чем выше, тем более лёгкий камень строители добавляли в смесь, чтобы купол весил меньше там, где он тоньше всего.