Tehnologiile romană de producere a oțelului și de construire
Imperiul roman folosea un oțel special, care se fabrica în mai multe etape.
Diferite straturi de fier și de oțel erau sudate între ele pentru a se obține un echilibru între duritate și flexibilitate.
Săbiile din oțel
Lamele erau făcute din oțel călit, în timp ce inima lamei era făcută dintr-un fier mai elastic, ceea ce făcea ca arma să fie rezistentă la lovituri dar și eficace în luptă.
Tehnica de fabricație:
Sudarea prin forjare: sudarea ansamblului de bare de fier cu compoziții diferite, pentru obținerea unei lame compozite.
Oțelul noric
Era un oțel provenit din actuala regiune a Austriei și care era renumit pentru calitatea sa
Utilizări
Oțelul era folosit pentru arme ca: sabia sa spada, dar și pentru diferite scule.
Obținerea oțelului
În Imperiul Roman se foloseau două procedee pentru obținerea oțelului: cementarea și topirea în creuzet.
Cementarea însemna încălzirea fierului forjat în contact cu carbon, pentru a se crește conținutul fierului în carbon.
Tehnologia folosirii creuzetului însemna încălzirea fierului în creuzet , în prezența carbonului, ceea ce permite carburarea mai uniformă a oțelului. Procedura are ca efect difuzarea atomilor de carbon pe suprafața metalului, modificând structura acestuia pentru a se obține o duritate crescută.
Metalul era apoi răcit rapid, pentru crearea unui strat de suprafață dur. . Uneori metalul era reîncălzit la o temperatură mai scăzută, pentru a i se reduce fragilitatea.
Pietre translucide
Înainte de folosirea sticlei, se folosea pentru ferestre „piatra speculară” , despre care a scris Pliniu (XLV, 160) că „se poate tăia în lame cât de subțiri se dorește; se poate găsi în Spania, în jurul orașului Segobrige” sau în Cipru, în Cappadocia și în Sicilia. Poate că era vorba de gipsul selenit.
Pietre pentru ascuțirea sculelor
Pietrele de șlefuit, din Creta , din Laconia sau din Tagiete se foloseau cu ulei ;cele din Naxos se foloseau cu apă; altele, cu ulei și cu apă , cum erau pietrele din Cilicia.
În Italia se găseau unele„cu apă permit să se obțină un tăiș extrem de ascuțit, unele asemănătoae sunt și dincolo de Alpi, acestea fiind numite passernices”
TEHNICILE
Sculele bine ascuțite erau folosite de meseriași pentru extragerea și apoi tăierea pietrei în plăci și pentru șlefuirea ei.
chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://hal.science/hal-00936171v1/document
Muncitorii romani tăiau paralelipipede de piatră din cariere săpând șanțuri, apoi desfăcând blocul din peretele de stâncă înfigând cu o masă de fier rondele de metal între substratul stâncos și blocul ce urma a fi degajat. Blocul desfăcut din perete era cioplit grosier cu târnăcoape și ciocane, iar marginile erau precizate cu dalta lovită cu ciocanul. Blocurile mari din piatră moale erau tăiate cu fierăstrăul.
Pliniu a explicat rolul nisipului în tăierea marmurei: un fierăstrău, pe o linie foarte subțire comprimă boabele de nisip și le face să taie marmura prin mișcarea sa înainteși înapoi. Cel mai bun nisip pentru asta era cel idian, apoi cel din Etiopia, care e mai moale și nu lasă urme.
Ridicarea și transportul
Blocurile separate din carieră trebuiau să fie ridicate pentru a fi încărcate pe care sau nave. Romanii foloseau sistemul de ridicare cu „lupoaica” un ansamblu de trei piese din fier asamblate în formă de trapez, cu un inel de agățat cu ajutorul căruia blocurile erau ridicate și depuse.
Pietrele erau transportate cu caruțe cu două roți (carrus sau plaustrum), trase de boi, în general până la un curs de apă; în continuare se foloseau „naves lapidariae”
Lustruirea și tăierea în plăci
Pliniu menționează rolul nisipului în lustruire (IX,52). E preferat nisipul indian calcinat. „Nisipul din Teba” (poate praf de cuarț) e „potrivit pentru lustruire, la fel ca și cel pe care-l dă tuful alb sau piatra ponce (pumex0. Pentru tăierea plăcilor se folosea nisip fin și destul de moale, care permite o tăietură fără asperități, urmând apoi lustruirea.
Punerea în operă
Dacă era vorba de zidărie, pietrele unghiulare (tăiate în unghi drept) erau folosite pentru stâlpi sau marginile zidului. Zidăria putea fi: reticulată (reticulata structura) , în care blocurile de piatră formau o structură asemănătoare cu o rețea, sau inserta structura- cu blocuri întrețesute intercalat. Un al treilea mod era cel „grecesc”- cu pietre neșlefuite între care se introduceau spărturi de piatră a aranjate în straturi . Pliniu rmarca faptul că zidăria „reticulată” riscă să se fisureze și în acest caz e recomandabil să se construiască în unghiuri drepte și rânduri nivelate, verticalitatea zidului fiind controlată cu firul cu plumb.
Împrejmuirile puteau fi făcut din bolovani sau chiar din blocuri de pământ amestcat cu spărturi de piatră și bătătorite în forme.
Pentru turnuri, Vitruvius recomanda forma rotundă în plan, acest fel de zidărie fiind mai rezistent la atacul cu mașini de război. Pietrele „tăiate ca niște pane” suportă mai bine loviturile care „nu le pot împinge decât spre centru”.
Realizarea pardoselilor
Vitruvius a descris în Cartea VII, cap.1 modul de realizare a unui pavaj din blocuri (ruderatio):
Pe un planșeu din lemn se așeza un strat din pietre mici („nu mai mici decât un pumn”), apoi „ruderatio”, un amestec din trei părți de piatră spartă cu o parte de var. Stratul acesta se bătea energic .
Peste acest strat se aplica un strat de mortar amestecat cu var, peste care se punea pavajul , ce putea fi format din lespezi pătrate mari (tesserae) sau din plăci de forme neregulate aranjate (sectilia) . Pentru pardoseli luxoase se creau modele din mozaic . În toate cazurile se veghea ca suprafaa să fie perfect netedă , cu rosturile unite.
Pliniu a scris c se făceau pavaje mai primitive , „subtegulanea” - sub acoperire, deci peste care se aplica un alt strat mai elaborat.
Sau pardoseli mai perfecționate- litostrota- formate din plăci mici de marmură decupate cu fierăstrăul (parvulae crustae) . Pentru pardoseli de calitate, mozaicuri se foloseau tessellae-cuburi mici de piatră tăiată. La început mozaicul era folosit doar pentru pardoseli, dar apoi (spune Pliniu) mozaicul a urcat către arcade și atunci a fost alcătuit din sticlă, nu din marmură.
Se observă organizarea foarte bună a lucrărilor.
Pietrarii, veniți din Sicilia aduseseră în Italia tehnicile grecești și formau echipe itinerante. Dar cu timpul , în special în timpul Imperiului s-a dat atenție deosebită organizării stricte și specializării extinse.
Operațiunile din cariere erau organizate de orașele care le dețineau și care uneori concesionau lucrările unor antreprenori sau administratori.
Marile cariere aparțineau împăratului și erau conduse de un director administrativ (procurator) asistat de un inginer- ca director tehnic și de un controlor de calitate (probator) .
Pentru marmură era numit și un manager de transport , pentru carierele îndepărtate.
Pietrele erau depozitate într-o piață mare din Roma: „marmorata”
Muncitorii erau extrem de specializați , de la extragerea blocurilor până la execuția capitelurilor (de către sculptori extrem de pricepuți).
Pentru șantierele mari destinate armatei , administrației, cultului sau divertismentului organizarea era cu atât mai strictă cu cât lucrarea era mai amplă.
De pildă la Nîmes se estimează că pentru metereze s-au zidit 50000m3 de piatră. Dacă se adaugă monumentele cunoscute în prezent în acea zonă (Maison Carrée) și reședințele private, precum și apeductul lung de 55km, se ajunge la impresionanta cifră de 200000m3. La care se adaugă și drumurile pavate cu piatră.
Buna organizare se vădea și în măsurile luate pentru asigurarea circulației în bune condiții pe drumurile romane. Era privilegiată desigur circulația trimișilor ofiiali, inclusiv a trimișilor cu poșta
Betonul roman
Una dintre cele mai uimitoare realizări din antichitatea romană a fost betonul.
Tehnologii din zilele noastre încă studiază compoziția acestui extraordinar produs roman, opus caementicium , care a reistat atât de bine timp de milenii și chiar sub apă.
Cea mai mare cupolă realizată în întreaga lume , până în prezent din beton fără armături metalice:
Domul Panteonului de la Roma, construit de Agripa în timpul lui Augustus , în anul 27 î.Hr. și reconstruit (după mai multe incendii) în timpul lui Hadrian (începutul secolului II)
Diamentrul cupolei: 43,30m (150 picioare romane)
Arhitectul Vitruvius a menționat că pentru betonul roman se folosea cenușă vulcanică- pozzolana, în amestec cu var (se crede că nestins) , apă de mare și firește agregate.
Vitruvius a scris în jurul anului 25 î.Hr. în lucrarea sa „De architectura” despre tipurile de beton folosite în timpul său.
Pentru mortarele structurale el a recomandat puzzolana (pulvis puteolanus) , nisipul vulcanic din Pozzuoli. Acesta se amesteca cu var în raport de o parte var/3 părți cenușă puzzolana pentru mortarul folosit pentru clădiri și în raport de 1:2 pentru lucrări subacvatice.
Agregatele au variat , incluzând bucăți de rocă, tuf vulcanic, bucăți de cărămidă.
Gipsul sau varul nestins, amestecat „la cald” au fost folosite ca lianți
Cenușa vulcanică intră în reacție cu apa de mare, generând toberomorit aluminos- un mineral a cărui rezistență crește în timp, întărind structura. (mineral hidratat de silicat de calciu)
Amestecurile folosite pentru betonul roman erau diferite, în funcție de destinație dar și de arhitectul care conducea lucrările.
Pliniu cel Bătrân a scris că se făcuseră capiteluri și coloane din aramă de Syracuza și că a fost decorat cu cariatide sculptate de Diogene din Atena , iar coloanele templului erau considerate capodopere .
Porticul lui Agripa are 16 coloane din granit monolit (gri la exterior și roz închis la interior, provenind din Egipt) înalte de 14,2m, cu capiteluri corintice din marmură. Coloanele sunt dispuse pe trei rânduri: opt la fațadă, urmate de alte coloane ce formează trei nave. Două coloane au fost extrase în Evul Mediu și înlocuite cu coloane de la termele lui Nero, în sec. XVII.
Conform lui Dio Cassius templus adăpostea numeroase statui, dintre care statuia zeului Marte, al Venerei , a lui Iulius Caesar și - în pronaos- statuia lui Octavian August și a lui Agrippa,
Cercetări moderne au depistat la fundația edificiului resturile altei construcții, din blocuri de travertin și la adâncimea de 3,15m sub nivelul actual al construcției o bază din beton (sfărâmături de travertin în masă de beton) de circa 4,50m grosime pozată pe un strat de argilă , menită să izoleze contra infiltrațiilor de apă.
Edificiul avea la început învelitoare din țigle de bronz, coloane din porfir , basoreliefuri din bronz pe tavanul pronaosului- acestea au fost demontate și folosite pentru uriașele lucrări artistice comandate de papa Urban VIII Barberini lui Bernini pentru Catedrala Sf. Petru.
O epigramă rămasă de atunci spune:
« Quod non fecerunt Barbari, fecerunt Barberini »
(Ce n-au făcut barbarii, au făcut Barberinii)
Totuși cupola și acoperișul de la intrare au rezistat intemperiilor fără a fi protejate. Betonul roman și-a dovedit virtuțile. (Romanii au construit și alte cupole din beton, cum au fost cea de la Domus Aurea -d=13m, la termele lui Traian- 20m diam, la templul lui Venus din Baia -26m diam, la termele lui Mercur-21,5m, la templul lui Apollo lângă la cul Averno -35,5m)
Compoziția spațiului Panteonului trimite la tratatul lui Arhimede „De la sferă la cilindru”.
Grecii asociau în mod simbolic sfera cu reprezentarea globului terestru dar și a sferei celeste. S-a presupus că cele 7 nișe ar fi adăpostit statuile zeilor planetelor cunoscute de romani- dar e doar o presupunere. S-a spus de asemenea că această cupolă a fost concepută ca un orologiu solar de tip emisferic (hemisphearium) , orele fiind indicate de razele solare ce trec prin deschiderea de sus. S-a constatat că soarele luminează intrarea în rotonda Panteonului la ora 12 a zilei 21 aprilie, data considerată a fi cea a fondării Romei.
La interior cupola are un aspect casetat , în interiorul casetelor fiind indicii că au existat elemente decorative, probabil din bronz (au rămas găuri în casete și în calotă)
Cupola are un gol central (oculus), întărit cu un cerc de bronz și care proiectează un oval de lumină ce defilează încet pe casetele cupolei, odată cu mișcarea soarelui pe cer. E posibil ca elementele decorative ce au fost în acele casete să fi avut figuri simbolice legate de orele zilei.
În antichitate a mai existat un rând de ferestre ce lăsau să treacă o lumină difuză la baza cupolei.
Betonul folosit la construcție are diferite alcătuiri, în funcție de locul pentru care fusese destinat.
Betonul cupolei este ușurat prin folosirea unor granule d epiatră ponce și de tuf și are grosimea descrescătoare spre punctul central: 5,90m la bază și 1,5m la oculus, peste care s-a aplicat un strat de mortar de etanșare de 15 cm. În grosimea cupolei sunt incluse arcuri mari de descărcare , din cărămidă, pentru conducerea eforturilor spre pilonii de susținere . Alte arcade din cărămidă, incluse în zidul rotondei, vizibile din exterior (placajele fiind acum dispărute) , trimit eforturile spre piloni.
Partea portantă a zidului cilindric e întărită cu o serie de arce mici radiale incluse între nivelurile superioare ale zidului interior și zidul exterior.
Dar cine a fost acel Pliniu cel Bătrân, (23-79) de la care au rămas atât de multe descrieri exacte din antichitatea romană?
El a fost autorul unei monumentale enciclopedii, intitulată Istoria naturală (Naturalis Historia), ce a fost publicată cam în anul 77 și era compusă din 37 de volume , (informațiile culese de el erau în nu mai puțin de 160 de volume) . Pliniu a adunat acolo cunoștințele științifice și tehnice din epoca sa , pe teme variate ca științele naturale, astronomia, antropologia, psihologia și metalurgia. A scris numeroase alte lucrări.
În anul 79 el și-a adoptat nepotul, (cunoscut ca Pliniu cel Tânăr) , care și-a luat numele Caius Plinius Caecilius Secundus.
Pliniu cel Bătrân (Caius Plinius Secundus) era în anul 79 (în timpul împăratului Titus, fiul lui Vespasian) ) comandantul flotei romane și s-a dus cu o corabie la locul erupției vulcanului Vesuviu pentru a observa erupția de aproape, dar mai ales pentru a salva pe cei care nu aveau posibilitatea de a se evacua din fața pericolului.
Relatarea morții lui ne-a parvenit printr-o scrisoare adresată de nepotul și fiul său adoptiv, Pliniu cel Tânăr (61-113) istoricului Tacitus.