Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы - [29]
Наверно, можно сказать, что история промышленности началась с гашения извести, ставшего первым химическим промышленным процессом. Впервые люди производили и имели дело с большим количеством опасных химикатов. Порошок негашеной извести очень активно вступает в реакции и способен повредить кожу, глаза и легкие рабочих, имеющих с ним дело. Для выполнения этих сложных операций требовались четкое планирование и слаженная совместная работа.
Вулканический пепел в Колизее
Примерно четыре тысячи лет назад минойцы, критские моряки и купцы, выстроили одну из самых развитых цивилизаций в мире. Она просуществовала до 1640 года до н. э. Тогда на средиземноморском острове Санторини произошло сильнейшее извержение вулкана, вызвавшее цунами, – оно обрушилось и почти уничтожило минойские торговые города[169]. После катастрофы пришли греки и заняли прежде принадлежавшие минойцам территории, а письменный язык и культуру минойцев предали забвению[170].
Нас минойцы интересуют не легендами и загадочными надписями, а уникальной технологией изготовления бетона[171]. Вероятно, из всех народов они первыми открыли то, что носит название «гидравлический цемент». В то время как кирпичная кладка из гашеной извести и воды не затвердеет, пока цемент не вступит в реакцию с содержащимся в воздухе диоксидом углерода, гидравлический цемент при реакции с водой твердеет как камень. Поэтому процесс затвердения идет быстрее, лучше поддается контролю, бетон можно использовать для строительства под водой, а еще конструкции получаются более прочными, чем при использовании чистого известкового цемента.
Минойцы изготавливали бетон, смешивая известковый цемент с вулканическим пеплом – в районе Средиземного моря его было в избытке. Вулканический пепел состоит из крошечных частиц кремния и кислорода, и эти частицы легко вступают в реакцию с другими элементами – и потому, что они мелкие, и потому, что образовались из раскаленного материала, очень резко охладившегося после извержения вулкана. Когда в смесь пепла и гашеной извести добавляют воду, кальций, кремний и вода, связываясь, образуют прочный материал – он заполнит все пустоты между песчинками в бетоне. Таким образом, бетон приобретет и прочность, и водонепроницаемость.
С исчезновением минойцев пропало и знание о гидравлическом бетоне. Прошло более тысячи лет, прежде чем технология возродилась: римляне, жившие в районе Неаполя, заново открыли это искусство примерно за три сотни лет до нашей эры.
Римляне прекрасно умели обращаться с бетоном. Среди множества поразительных примеров зданий, построенных с использованием римского бетона, сегодня по-прежнему можно увидеть Колизей, Пантеон и бесчисленные остатки акведуков и дорог. Бетон сохраняет прочность даже спустя две тысячи лет.
Первый крупномасштабный проект, в котором бетон сыграл главную роль, – строительство порта в Кесарии, на севере современного Израиля. Ирод, правивший Иудейским царством до 4 года до н. э., мечтал построить порт – достаточно крупный, чтобы принять римские корабли, перевозящие зерно. Проблема в том, что имевшееся в его распоряжении побережье было просто-напросто одним длинным пляжем без единой шхеры или устья реки, которые могли бы послужить убежищем в плохую погоду. А так как вдобавок поблизости не было источника качественного строительного камня, без гидравлического бетона строительство хорошего порта становилось практически невыполнимой задачей.
Строительство порта потребовало большого количества древесины – и само сооружение, и печи, в которых обжигали известь и изготавливали глиняные кувшины для перевозки гашеной извести. Бо́льшую часть древесины привозили из недавно завоеванного региона к северу и югу от Дуная – среди прочего из королевства Дакия (это современная Трансильвания), где римляне также разрабатывали богатые месторождения золота. Для производства достаточного количества бетона, необходимого для строительства, Ироду понадобились сотни печей для обжига извести, не простаивавших ни днем ни ночью в течение нескольких лет и производивших бетон для строительства. Гашеную известь смешивали с водой, наполняли ею глиняные кувшины и грузили на корабли. Из Неаполя на огромных кораблях вывозили вулканический пепел. Когда порт достроили, Кесария превратилась в крупнейший и самый процветающий город Иудеи – в то время по размеру он совпадал с Афинами.
Сегодня порт находится на 12-метровой глубине. Вследствие землетрясений, регулярно сотрясающих побережье Израиля, он за прошедшие столетия постепенно погрузился в море.
Скребущий небеса бетон
С падением Римской империи искусство производства бетона вновь было утрачено, и вновь пользоваться гидравлическим цементом стали только в XVIII веке. В отличие от Средиземноморья в северной части Европы нет крупных месторождений вулканического пепла, но каменщики поняли, что, если жечь известняк вместе с глиной, получится твердеющий в воде цемент. Когда глину нагревают до высоких температур, глинистые минералы рассыпаются и образуется легко вступающий в реакцию с водой материал. Остатки жженой глины обладают примерно теми же свойствами, что и вулканический пепел, а он, в свою очередь, состоит из очень сильно разогретых минералов, содержащих кремний.
