Κολοσσαίο και Πάνθεον: Πώς διατηρούνται τα αρχαία μνημεία της Ρώμης

Μέσα στον κυκλικό, φτιαγμένο από πέτρα και λάσπη, χώρο του Κολοσσαίου, οι επισκέπτες κάνουν χώρο για να φανταστούν το θορυβώδες πλήθος των περισσότερο από 50.000 ανθρώπους που κάποτε συνωστίζονταν στην αρένα του, για εκδηλώσεις που ποικίλλαν: από αιματηρές μονομαχίες μέχρι πλούσιες πομπές και αγώνες αρμάτων.

Επίσης γνωστό ως το Αμφιθέατρο Φλάβιο, τα μεγαλοπρεπή του εγκαίνια, έγιναν το 80 π.Χ και περιλάμβαναν 100 συνεχόμενες ημέρες αγώνων και αιματοχυσίας, κατά τη διάρκεια των οποίων σφάχτηκαν 9.000 περίπου ζώα. Με ύψος τεσσάρων ορόφων και με μέγιστο πλάτος 188μ., η οβάλ κατασκευή παραμένει το μεγαλύτερο αμφιθέατρο του κόσμου.

Κατασκευασμένο περίπου 40 χρόνια αργότερα, το Πάνθεον στεγάζει έναν πρωτοποριακό θόλο μεγέθους 43μ. που στην κορυφή του φέρει ένα κυκλικό παράθυρο που θυμίζει κόρη ματιού και πλημμυρίζει το εσωτερικό του με φυσικό φως. Το όνομα Πάνθεον, το οποίο συνδυάζει τις ελληνικές λέξεις όλον και θεοί, πρότεινε την θρησκευτική λειτουργία του, ωστόσο κάποιοι ιστορικοί πιστεύουν, πως το μνημείο κατασκευάστηκε κυρίως για να τιμήσει τους Ρωμαίους αυτοκράτορες. Παρά τις καταστροφές με το πέρασμα του χρόνου, το θρυλικό ημικύκλιο παραμένει αναλλοίωτο και αποτελεί τον μεγαλύτερο μη ενισχυμένο τσιμεντένιο θόλο του κόσμου.

Πάνθεον

Σε ότι είχε να κάνει με τα μεγάλα κτίσματα, οι Ρωμαίοι ήξεραν πολύ καλά τι έκαναν. Περίπου 2.000 χρόνια μετά την κατασκευή τους, αυτές οι δύο θεόρατες και τεχνικά άριστες δομές, άντεξαν σεισμούς, πλημμύρες και στρατιωτικές διαμάχες, διατηρήθηκαν και μετά το τέλος της αυτοκρατορίας που τις γέννησε και μετατράπηκαν σε ενσάρκωση της διαχρονικής επιρροής της Ρωμαϊκής κουλτούρας στον υπόλοιπο κόσμο.

Πώς όμως η αρχαία Ρώμη κατάφερε να δημιουργήσει μια αξιοσημείωτη και ανθεκτική αρχιτεκτονική τόσα χρόνια πριν;

Μηχανικοί και επιστήμονες ύλης μελετούν μέχρι σήμερα τις ρωμαϊκές δομές και πιστεύουν πως το μυστικό βρίσκεται στο πάντρεμα του ιδιοφυούς σχεδιασμού με μια πρωτοποριακή συνταγή για δημιουργία τσιμέντου. Ένα εξαιρετικά ανθεκτικό και ευπροσάρμοστο υλικό που χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα ανά τον κόσμο. Παρότι οι Ρωμαίοι δεν εφηύραν το τσιμέντο, σίγουρα ανέβασαν το επίπεδο στη δημιουργία κτισμάτων με τη χρήση του.

Το να περιχύνουν τσιμέντο, επέτρεψε στους Ρωμαίους αρχιτέκτονες να πετύχουν σχεδόν όποιο σχήμα μπορούσαν να φανταστούν, με έναν μικρό περιορισμό μόνο στην ικανότητα τους να κατασκευάσουν ξύλινες φιγούρες που ήταν αναγκαίες για να πλάσουν τον λίθινο πολτό. Ωστόσο οι καμάρες, τα θησαυροφυλάκια και οι θόλοι που αποτελούν χαρακτηριστικό στοιχείο των ρωμαϊκών κτισμάτων, δεν ήταν τόσο φανταχτερά.

Τα πιο αξιοσημείωτα παραδείγματα των κτισμάτων της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας, εκπλήσσουν τους σύγχρονους επισκέπτες με μια μηχανική προσέγγιση, δηλώνει ο Renato Perucchio, μηχανολόγος μηχανικός στο Πανεπιστήμιο του Rochester στη Νέα Υόρκη. «Οι Ρωμαίοι έκαναν πολύπειρες αναλύσεις που τους οδηγούσαν στα συγκεκριμένα σχέδια, τα οποία έπαιρναν μορφή μέσα από μια ιδιαίτερα προσεκτική κατασκευαστική διαδικασία.»

Το τσιμέντο που συγκρατούσε αυτά τα σχέδια, ήταν επίσης μοναδικό και βαθιά μελετημένο. Το ρωμαϊκό τσιμέντο χρησιμοποιούσε μια διαφορετική συνταγή από αυτή του σύγχρονου και οι ερευνητές που μελετούν αυτό το αρχαίο υλικό λένε, πως τα συστατικά του φαίνονται να το προικίζουν με πρωτόγνωρη αντοχή στην φθορά.

Σήμερα, τα περισσότερα τσιμέντα φτιάχνονται από τσιμέντο portland – έναν συνδυασμό πυριτίου, ασβεστόλιθου, πυλού, κάρβουνου και άλλων ορυκτών, που ψήνονται περίπου στους 2.000C και μετατρέπονται σε ψιλή σκόνη – και κομμάτια πέτρας και άμμου που ονομάζονται μίγμα. Ανακατεύοντας το πετρώδες μίγμα – το οποίο περιλαμβάνει διάφορα μεγέθη, από άμμο μέχρι χαλίκι, έως μικρά κομμάτια από πέτρα – μαζί με το τσιμέντο, κάνει το τελικό αποτέλεσμα πιο δυνατό και σώζει σε υλικό.

Τέλος, προσθέτωντας νερό στο τσιμέντο, προκαλείται μια χημική αντίδραση, η οποία δένει τα στοιχεία μεταξύ τους. Στο μεγαλύτερο μέρος του, το μίγμα του σύγχρονου τσιμέντου, επιλέγεται προσεκτικά ώστε να είναι όσο πιο αδρανές γίνεται. Η ιδέα είναι να αποφευχθεί οποιαδήποτε μη επιθυμητή χημική ένωση, όταν η αρχική αντίδραση ολοκληρωθεί, αφού οποιεσδήποτε επιπλέον αντιδράσεις στη συνέχεια θα μπορούσαν να ραγίσουν ή να αποδυναμώσουν το τσιμέντο.

Το ρωμαϊκό τσιμέντο από την άλλη μεριά, είναι μια απλή μίξη ασβέστη που φτιάχνεται από το ψήσιμο και τη διάλυση πετρωμάτων ασβέστη και το σημαντικότερο, μίγμα από ηφαιστειακά πετρώματα διαφόρων ειδών, τα οποία υπήρχαν σε αφθονία στην περιοχή γύρω από τη Ρώμη. Σε αντίθεση με τα μίγματα που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία του σύγχρονου τσιμέντου, τα συγκεκριμένα ηφαιστειακά υλικά που χρησιμοποιούσαν οι Ρωμαίοι, είναι εξαιρετικά ανταποκρινόμενα, με αποτέλεσμα το τελικό τσιμέντο να παραμένει χημικά ενεργό για αιώνες αφότου σταθεροποιηθεί.

«Τα τσιμέντα portland στις μέρες μας δεν είναι φτιαγμένα για να αλλάζουν χημικά και αν αυτό γίνει, τότε θα υπάρχουν ανεπιθύμητες παρενέργειες.» αναφέρει η Marie Jackson, γεωλόγος του Πανεπιστημίου της Utah, η οποία έχει μελετήσει το Ρωμαικό τσιμέντο για δεκαετίες. «Οι Ρωμαίοι ήθελαν τσιμέντο που αντιδράει. Επέλεξαν ένα μίγμα το οποίο θα συνέχιζε να συμμετέχει στις χημικές διαδικασίες του τσιμέντου με το πέρασμα του χρόνου.»

Σε αντίθεση με το σύγχρονο τσιμέντο, αυτή η συνεχής αντίδραση, επιτρέπει στο ρωμαϊκό, να γίνεται πιο ισχυρό με τα χρόνια. Αυτές οι μακρόχρονες χημικές αντιδράσεις, μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ενδυνάμωση μικρών ραγισμάτων που δημιουργούνται συνήθως ανάμεσα στα κομμάτια του μίγματος και του δεμένου τσιμέντου και εμποδίζουν τη συνέχιση τους. Αυτή η δυνατότητα αναδημιουργίας, που γίνεται εφικτή χάρη στα ηφαιστειακά μέταλλα, είναι εκείνο που καθιστά το ρωμαϊκό τσιμέντο εξαιρετικά ανθεκτικό.

Οι σύγχρονες τσιμεντένιες κατασκευές, διατηρούνται μέχρι και 100 χρόνια, αλλά κάποιες ρωμαϊκές δομές, έχουν καταφέρει να επιβιώσουν για περισσότερα από 1.000 χρόνια κυρίως χωρίς καμία υποστήριξη.

«Σίγουρα, μπορούμε να παράγουμε τσιμέντο με μεγαλύτερη ισχύ εντάσεως σήμερα αλλά και τι με αυτό;» αναφέρει ο Perucchio. «Οι σύγχρονες τσιμεντένιες κατασκευές, διατηρούνται μέχρι και 100 χρόνια, αλλά κάποιες ρωμαϊκές δομές, έχουν καταφέρει να επιβιώσουν για περισσότερα από 1.000 χρόνια, κυρίως χωρίς καμία υποστήριξη.»

Κολοσσαίο

Παρότι ερευνητές υποψιάζονταν για πολλά χρόνια πως εκείνο που έδινε τη δυνατότητα συντήρησης στο ρωμαϊκό τσιμέντο ήταν τα ηφαιστειακά μέταλλα, ήταν μόλις το 2014, όταν η Jackson και άλλοι αποκάλυψαν την ακριβή χημεία πίσω από αυτό.

Στη μελέτη τους, τέσταραν έναν συνδυασμό τσιμέντου που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή των αγορών Trajan στη Ρώμη και εξέτασαν την ανάπτυξη κρυστάλλων σε σχήμα πλακέτας, ενός μετάλλου που λεγόταν strätlingite, στις αποκαλούμενες διεπαφείς ζώνες, μεταξύ των κομματιών ηφαιστειακών πετρωμάτων και του τσιμέντου που συγκρατούσε το μίγμα. Οι ερευνητές έγραψαν πως αυτές οι διεπαφείς ζώνες, οι οποίες συνήθως είναι και οι πιο αδύναμοι σύνδεσμοι στα τσιμέντα που έχουν φτιαχτεί με υλικό portland, είναι και το στοιχείο που καθιστά το ρωμαικό τσιμέντο πιο ανθεκτικό σε ραγίσματα.

Στο πέρασμα των 2.000 χρόνων, ύστερα από την κατασκευή των τάφων, βροχή και υπόγεια ύδατα, εισέβαλαν μέσα στα τείχη του τάφου και διέλυσαν τον λευκίτη, απελευθερώνοντας ποτάσιο μέσα στο τσιμέντο. Στο σύγχρονο υλικό, το να εισχωρήσει ποτάσιο, θα προκαλούσε διόγκωση της γέλης, γεγονός που θα οδηγούσε σε ραγίσματα και φθορά.

Ωστόσο η Jackson και οι συνεργάτες της, διαπίστωσαν πως τα ανταποκρινόμενα ηφαιστειακά μέταλλα στο ρωμαικό τσιμέντο, έφεραν ένα τελείως διαφορετικό αποτέλεσμα. Το διαλυμένο ποτάσιο, κατέληξε να αναδημιουργεί την χημική κόλλα που μορφοποιεί τη βάση του σταθεροποιημένου τσιμέντου, το οποίο διατηρήθηκε και ενίσχυσε τη δύναμη του υλικού, παρά το γεγονός ότι περιείχε πολύ λιγότερο strätlingite από το τσιμέντο της αγοράς Trajan, που μελετούσε η άλλη ομάδα.

«Δεν μπορείς να το δεις σαν τουρίστας, αλλά ο λόγος που το Κολοσσαίο στέκεται ακόμα, το οφείλει στο γεγονός ότι περιέχει συμπυκνωμένο ηφαιστειακό πέτρωμα από λάβα, πάχους 12εκ.» προσθέτει. Χωρίς ένα τόσο δυνατό, ανθεκτικό στο χρόνο υλικό ως βάση του, το Κολοσσαίο θα είχε γίνει θρύψαλα στους μεγάλους σεισμούς που έπληξαν την περιοχή.

Μια επίσκεψη στη Ρώμη δεν θα μπορούσε να θεωρηθεί ολοκληρωμένη χωρίς μια επίσκεψη στο Κολοσσαίο, αλλά για οποιονδήποτε αναζητεί την αφρόκρεμα των τσιμεντένιων δομών του αρχαίου κόσμου, ο Perucchio λέει, πως ο θόλος του Πάνθεον, ανήκει σε όσα πρέπει να δει.

Ο Perucchio αναφέρει, πως αν ένας αρχιτέκτονας προσπαθούσε να χτίσει σήμερα το Πάνθεον, το πλάνο του δεν θα έβρισκε ανταπόκριση, αφού χωρίς υποστήριξη, όπως οι ατσαλένιες βέργες που χρησιμοποιούνται στις σύγχρονες τσιμεντένιες δομές, ο θόλος θα παραβίαζε τον κώδικα της σύγχρονης πολιτικής μηχανικής.

«Ο θόλος δημιουργεί πολύ υψηλή ένταση, αλλά παραμένει όρθιος για 19 αιώνες» δηλώνει ο Perucchio. «Από αυτό το γεγονός μπορείς να βγάλεις δύο συμπεράσματα: ή η βαρύτητα λειτουργούσε διαφορετικά επί τα ρωμαικά χρόνια, ή υπήρχε γνώση που πια έχουμε χάσει.»

Η Jackson και οι συνεργάτες της, εργάζονται για ένα πρότζεκτ στο US Department of Energy ARPA-e, με στόχο να αναπτύξουν ένα είδος τσιμέντου σαν το ρωμαικό και την ελπίδα να μειώσουν την αποβολή χημικών που σχετίζονται με την παραγωγή και εγκατάσταση τσιμέντου, κατά 85% και να επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής του.

Ανάμεσα στις μεγαλύτερες προκλήσεις του να υιοθετηθεί η ρωμαϊκή συνταγή, είναι η μεγάλη διάρκεια αποκατάστασης του – μπορεί να πάρει μέχρι και έξι μήνες για να αποκτήσει πλήρη ισχύ σε σχέση με το κοινό τσιμέντο των 28 ημερών – αλλά και η χαμηλότερη ισχύ του (ο Perucchio λέει πως είναι 10 φορές πιο αδύναμο από το σύγχρονο τσιμέντο), γεγονός που σημαίνει ότι μπορεί να αποτύχει σε κάποιες εφαρμογές μεγάλου βάρους.

Ο Masic ωστόσο, είπε πως υπάρχουν τρόποι να επιταχύνουν τη χημεία αποκατάστασης του ρωμαικού τσιμέντου. Δουλεύει πάνω σε μια τεχνική που περιλαμβάνει την εισαγωγή ρωμαικού τσιμέντου σε διοξείδιο του άνθρακα, γεγονός που θα επιτρέψει την μίξη του μέσα σε λίγες ημέρες. «Δεν χρειάζεται να αντιγράψουμε με ακρίβεια τους Ρωμαίους» δήλωσε, «αλλά όσον αφορά στο να καταστήσουμε το τσιμέντο πιο ανθεκτικό και πιο βιώσιμο, έχουν σίγουρα κάποια πράγματα να μας διδάξουν.»

Πηγή: BBC