Lapszámok

A kezdetek

Cikksorozatunkban nyomon követjük annak az izgalmas építőanyagnak a történetét, amelyet már a rómaiak is használtak, és amely mára a legfontosabb építőanyaggá, egyben a Földön a víz után a legnagyobb mennyiségben használt anyaggá vált. A gyökerek már korábbiak, mert a beton a habarcsból fejlődött ki. A mai terminológia szerint a 4 mm-nél kisebb szemnagyságú keveréket habarcsnak, az annál nagyobb szemnagyságút betonnak hívjuk.

Egyiptomban már Kr. e. 3000-ben használtak szalmával kevert sarat, gipsz-, illetve mészhabarcsot a téglák összekötéséhez. Ugyanebben az időben Kínában már a Nagy Fal építésekor is alkalmaztak egy ragacsos rizshabarcsot, melynek kötése erősebb volt a hagyományos habarcsénál. A görögöknél Kr. e. 800-ban Krétán és Cipruson olyan mészből kevert habarcs terjedt el, ami keményebb volt, mint később a rómaiak tégla- és mészport tartalmazó habarcsa.

Mezopotámiában a habarccsal összefüggésben már a vízszigetelés gyökereit is fellelhetjük. Az esők és áradások miatt a kezdeti agyagtéglákat gyakran égetett téglával burkolták és ezeket aszfaltos habarcsba rakták. Vitruvius leírása szerint egy nagy tó felületén folyékony földi szurok, limne-asphaltitis úszott. Mezopotámiában cementet is használtak kötőanyagnak. A babiloni cement fő alkotórésze az Eufrátesztől délre fekvő sivatagban található meszes föld volt, valamint egyfajta hamukeverék. Mind a görögök, mind a rómaiak ismerték a kőtörmelékből és habarcsból öntött falazatot, mellyel két sor faragott terméskő közét töltötték ki.

A mai beton egy ötkomponensű rendszer (adalékanyag, cement, víz, adalékszer és kiegészítő anyagok), melynek kötőanyaga a portlandcement. A rómaiak is alkalmaztak már a mai betonhoz hasonló keverékeket. Vitruvius jóvoltából részletesen megismerhetjük ezek összetételét, amelyet homokból, mészből, zúzott kőből, puteoli földből és természetesen víz segítségével kevertek. Ezt a betont víz alatti betonok készítéséhez is alkalmazták. A komponensek közül igazán izgalmas a „puteoli föld”, amely tulajdonképpen a Baiae környékén (Nápolyi öböl, közel a Vezúv nevű vulkánhoz) bányászott vulkáni hamu. Ennek feltételezett keletkezését Vitruvius részletesen leírja. Így fogalmaz:

„Van pedig egy porfajta, amely természeténél fogva csodálatos dolgokat visz végbe. Baiae környékén keletkezik, azoknak a városoknak a területén, amelyek a Vezúv hegye körül fekszenek. Ha ezt mésszel és tört kővel keverik, nem csak a különféle épületeknek nyújt szilárdságot, hanem ha a tengerben építenek gátakat, s ezek a víz alatt szilárdulnak meg. Ez pedig attól lehet így, hogy e hegyek alatt izzó földek és sűrű források vannak, amelyek nem sarjadhatnának, ha a mélyben nem lennének igen nagy, akár timsótól, akár szuroktól égő tüzek. Tehát a belső tűz és a láng gőze a föld ereiben megmaradva és izzva, azt a földet könnyűvé teszi, és ott, ahol kibukkanva található, nem tartalmaz nedvességet. Tehát amikor a három, a tűz heve által hasonló módon alakított dolog egy keverékben egyesül, hirtelen vizet véve fel, összeállnak és a nedvességtől gyorsan megkeményítve megszilárdulnak és sem a hullámok, sem a víz ereje nem képesek megbontani őket.” (Gulyás Dénes és Marosi Ernő fordítása)

A fenti leírás jól érzékelteti azt a – mai portlandcement-gyártás alapanyagának, a klinkernek az előállításához hasonló – folyamatot, ahogy a természet létrehozta a rómaiak által használt egyik kötőanyagot, a puteoli földet. Más leírásokból tudjuk, hogy Baiae közelében található Pozzuoli városa, amelynek nevéből származik a puccolán szavunk. A puccolánok rejtett hidraulikus tulajdonságú anyagok, amelyek lisztfinomságúra őrölve, vízzel megkeverve önmagukban általában nem kötőképesek, de bizonyos gerjesztő anyagokkal, például mésszel és vízzel megkeverve kötnek és szilárdulnak. A fenti „porfajtához” – ahogy azt a fentiekben olvashattuk – a rómaiak is meszet használtak.

A rómaiak jöttek rá, hogy ebből a betonból gyorsan lehet falat önteni, ráadásul bármely, a földön heverő kőtörmelék is megfelel töltőanyagnak, azaz adalékanyagnak. A fal kiöntéséhez fazsaluzatot készítettek, amelyet a beton megkötésekor eltávolítottak. A római korban így épültek a boltozatok és a kupolák. Gyakori volt azonban, hogy a falakat kővel burkolták, amely a bennmaradó zsaluzat szerepét töltötte be. Az opus caementicu az öntött vagy betonfalazatok összefoglaló neve. A római boltozatok rendszerint ebből a betonból készültek.

A római Colosseum fő boltozatait is betonból állították elő. A beton alakíthatóságának az volt a nagy előnye, hogy elkeskenyedő formákat, így keresztboltozatokat is formálhattak belőle. Így elmaradt a kő vagy tégla formára vágásának fáradságos munkája. A Colosseum számos boltozata kúp alakú, azaz a külső boltívek sugara nagyobb, mint a belsőké. A fa mintaív kivitelezése, majd betonnal történő kiöntése egyszerűen megoldható munka volt.

A boltívet tökélyre fejlesztő rómaiak legkorábbi kupolái szintén betonból készültek. Ezek közül a legmonumentálisabb a Pantheon, amelyet Hadrianus császár építtetett Kr. u. 118 és 128 között. A Pantheon belső tere egyetlen hatalmas csarnok, a rotunda. A rotunda 50 m magas, és a kupoladob átmérője 43 m, így a belső térben elférne egy ekkora átmérőjű gömb, ami az ókorban a tökéletesség jelképe volt. Az épületen nincsenek ablakok, a kupola bevilágítására egyetlen középen elhelyezett kör alakú nyílás, az oculus szolgál, amelynek átmérője 9 m. Ilyen méretű kupolát csak 1500 évvel később tudtak az építészek és építőmesterek létrehozni. Ebből is látszik, hogy ez az alkotás a Római Birodalom csúcsteljesítménye volt.

A későbbi kupolák a beton helyett egyre inkább a téglára hagyatkoztak. Lehetséges, hogy ezt a hatást a kor keleti épületei, a bizánci téglaépítészet remekművei is erősítették. A Római Birodalom azonban még számos területen alkalmazta a betont. Ezek egyike a vízépítés. A legrégibb betonépítmények közül érdemes megemlíteni az I. században épült kölni vízvezeték boltozott csatornájának egy szakaszát. Köln városát a rómaiak alapították Kr. u. 50-ben. A csatorna kavicsbetonból épült, kötőanyagául pedig hidraulikus meszet használtak. Köln városát az Eifel-hegységből 80 km hosszú vízvezeték látta el egészséges ivóvízzel. A használt beton szilárdságára és időállóságára jellemző, hogy a középkorban, a X. és XI. században ezekből az építményekből építkezés céljára betontömböket vágtak ki és használtak fel. A középkori babona a rómaiak által épített aquaeductot egyébként az ördög művének tekintette.

Szintén a vízépítés témakörébe tartoznak a rómaiak által épített kikötők. Míg a görögök kikötőiket igyekeztek természetes öblözetekbe telepíteni, addig a rómaiak nem riadtak vissza az erőteljesebb beavatkozásoktól sem. Számos tengeri és folyami kikötőt is építettek. Szintén Vitruvius segít bennünket eligazítani a kikötők és mólók építkezésével kapcsolatban. Számos tanácsot ad a kikötő helyének kiválasztásától kezdve egészen a hajók építésére és karbantartására szolgáló hajóműhelyekre vonatkozóan. Az építmények szilárd falazataihoz használt tengervízálló habarcsokra, valamint a falazatok építésére vonatkozóan ezt írja:

„A vízben emelendő falazatot pedig úgy tanácsos készíteni, hogy Cumae városától (Baiae közelében, a Nápolyi öböl északi oldalán) a Minerva hegyfokig terjedő vidékről (a Nápolyi öböl déli csücske) kell lávaport hozni és úgy elkeverni, hogy a habarcsban kettő az egyhez legyen az arány. Ezután a meghatározott helyen tölgygerendákból készített és körülláncolt ládákat kell a vízbe meríteni és erősen lehorgonyozni. Ezután ezeken belül az alsó részt meg kell tisztítani és elegyengetni, és a fent leírt módon kevert habarccsal vegyített tört köveket kell odahordani, aztán falazattal ki kell tölteni a ládák közötti üregeket.” (Gulyás Dénes és Marosi Ernő fordítása)

Számos, az ókorban épített kikötőnél alkalmazták a rómaiak ezt az építési eljárást, amelyet mai szóhasználattal élve szekrényalapozásnak tekinthetünk. Ezekhez az építményekhez előszeretettel használták a fentiekben is leírt puccolán habarcsból készült betont. Ezeknek az építményeknek a kiváló minőségét mi sem bizonyítja jobban, mint az, hogy kétezer éve állnak ellen a tenger hullámzásának és a sós tengeri víznek.

Felhasznált irodalom:

Vitruvius: Tíz könyv az építészetről. Képzőművészeti Kiadó, Budapest, 1988.
James W.P. Campbell – Will Pryce: A tégla világtörténete. Kossuth Kiadó, Budapest, 2004.
Dr. Ujhelyi János: Betonlexikon. Építésügyi Tájékoztatási Központ Kft., Budapest, 2006.
Andai Pál: A mérnöki alkotás története. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1959.

(fotók: https://elements.envato.com)