Однако гидравлическая известь, т. е. смесь, застывающая при контакте с водой и не разрушающаяся в воде, а следовательно, более прочная и пригодная, в том числе, для гидротехнических сооружений – она основана на смеси раствора извести, гидроксида кальция, и оксидов кремния, магния или железа, и появляется позже. Считается, что этот рецепт был известен древним грекам с приблизительно 600 г. до н. э. В Индии IV–V вв. до н. э. известны наливные полы из бетона; также считается, что мелкозернистым бетоном были покрыты стены дворца Креза (560–546 г. до н. э.) и Атталы. Но грекам не удалось широко «внедрить» гидравлический раствор – он повсеместно распространился только в культуре Древнего Рима начиная с IV в. до н. э. На I в. до н. э. приходится период роста и распространения технологии бетона, затем, во II–III вв. н.э. наступает период ее зрелости и поиска новых технических и конструктивных решений.
РИМ
Римляне называли бетонную кладку opus caementum (caementum с латыни – битый камень, щебень, который заливали раствором в толще стены). Стена состояла из двух каменных и кирпичных стенок и забутовки из колотого камня и известкового раствора между ними. Не исключено, что римский бетон произошел от греческой бутовой кладки через добавление гидравлических свойств и утолщение стены, когда бетонная сердцевина занимает максимум объема, а ограждающие ее стенки становятся относительно тонкими – исследователи называют их оболочкой-опалубкой: в сущности, они аналогичны современной несъемной опалубке. Чаще всего в оболочке использовались кирпичи треугольной конфигурации с включением внутренних кирпичных стенок как ребер жесткости. Для придания раствору гидравлических свойств римляне использовали пуццоланы – вулканический пепел, названный так по имени городка в окрестностях Неаполя. Позднее пуццоланами стали называть все добавки вне зависимости от места происхождения: как туфы из окрестностей Рима и долины Рейна, так и добавки из колотого кирпича, которые также придавали известковому раствору гидравлические свойства. Раствор с добавлением кирпичной крошки называется цемянкой, он был распространен в византийской и впоследствии русской архитектуре.
Одно из древнейших гидравлических сооружений из римского бетона – это волнолом I в. до н. э. в окрестностях Неаполя. Расцвет строительства из гидравлического бетона приходится на период правления Августа и позднее: в это время уменьшается размер камней, используемых в составе бетона, с 50-60 см в диаметре до приблизительно 10 см. Из бетона строятся общественные сооружения, городские стены, цирки, театры, дворцы и триумфальные арки: театр в Помпеях и Риме (театр Марцелла, 17 г. до н. э., Колизей, 90-е гг. н.э., Палатинский дворец, к. I в. н.э.). Из бетона строятся инсулы – многоквартирные дома, в основном высотой около 10 м, в Риме – до 21 м; археологами изучен комплекс «типовых» жилых домов 3–4-этажной высоты в Остии. Бетон использовался в акведуках, прежде всего им выстилали канал для воды, и составлял значительную часть внутренней «подушки» римских дорог, в том числе Аппиевой дороги.
Одна из самых впечатляющих римских бетонных конструкций – купол Пантеона (завершен в 126 г. н. э.). Его диаметр 43.4 м удалось превзойти только в XIX веке. Поскольку купол сохранился целиком, внутреннее устройство его оболочки неизвестно: часть исследователей считает его цельнобетонным, другие предполагают внутренние арки из кирпича, подобные меридиональным аркам купола храма Minerva Medica, а также бронзовые штыри, аналог металлический арматуры. Полноценного внедрения арматуры в римской строительной культуре не произошло. Редкие примеры металлической, бронзовой и железной, арматуры известны в виде плетеных металлических сеток в перекрытиях Геркуланума и термах Траяна, а также бронзовых штырей.
Купол Пантеона, один из самых древних (и целых!) примеров открытой бетонной поверхности
Фотография © Юлия Тарабарина, Архи.ру, 2010
В VI в. использование бетона постепенно сходит на нет. Один из поздних примеров его применения в масштабной конструкции – нижние части куполов Софии Константинопольской (532–537 г. н. э.). В средневековом строительстве бетон не используется, преобладает псевдобетон – бутовая кладка из воздушной извести.
НОВОЕ ВРЕМЯ: ТЕХНОЛОГИИ И ПАТЕНТЫ
Первые опыты по разработке цементных смесей были начаты в Англии в середине XVIII в.; следующие полтора века – период экспериментов с составом, изобретений и патентов и распространении цементных заводов, чья продукция использовалась в основном для инженерных и промышленных построек, в том числе морских. Гражданский инженер Джон Смитон применил глинистый известняк, гальку и кирпичную пыль для создания гидравлической извести при строительстве третьей версии маяка Эдистон на опасных скалах в окрестностях Плимута (1756–1759). В 1791 году британский священник Джеймс Паркер открыл ценность материала из скал Шеппи для производства цемента; в 1796 г. он получил патент на романцемент («римский» цемент) «…для использования в водных и других зданиях и при штукатурных работах».
Во Франции открытие цемента приписывают инженеру Людовику Вика – в 1818 году он впервые произвел гидравлическую известь контролируемым способом, а также определил пропорции составляющих; но опубликовал результаты работы без получения патента. Патент на портландцемент «…из грязи и пыли вымощенных известняком дорог, смешанных с глиной и обожженных» получил Джозеф Аспдин в Англии в 1824 году – это положило начало промышленному производству цемента. Его название основано на сходстве цвета цемента с камнем, добываемым на острове Портланд в Дорсете. Портландцемент до настоящего времени остается основным материалом для производства бетонных смесей.
В целом освоение правил производства цемента происходит параллельно в разных странах примерно в одно и то же время: в 1825 году русский военный техник Егор Челиев издал брошюру «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель, или цемент, весьма прочный для подводных строений <…>». Во 2 половине XIX в. заводы по производству цемента строятся по всей Европе. В 1885 году на международной конференции в Мюнхене принята первая классифицированная номенклатура вяжущих веществ для производства бетонных смесей.
В 1836 году в Германии было проведено первое испытание бетона на сжатие и растяжение. Оно показало, что бетон хорошо работает на сжатие и плохо – на растяжение. Эту особенность помогает преодолеть армирование сталью: сталь выдерживает растяжение и хорошо схватывается с бетоном, образуя монолит. Изобретатель железобетона неизвестен. В 1855 французский промышленник Франсуа Куанье на Всемирной выставке в Париже предсказал, что бетон заменит камень в значительной части конструкций, а в 1861 году опубликовал книгу о своем 10-летнем опыте использования железобетона. На той же Всемирной выставке Жан-Луи Ламбо показывал железобетонную лодку, изготовленную им в 1849 году. В 1865 году. Куанье построил дом из армированного бетона на улице Шарль Мишель в 15 округе Парижа. Патент же получили: в Англии в 1854 году штукатур Вильям Уилкинсон – на огнестойкое железобетонное перекрытие, а во Франции садовник Жозеф Монье в 1867 году – на армоцемент. Монье также построил первый бассейн (1868) и пешеходный мост (1875) из железобетона, получил патенты на железобетонные мосты, резервуары, перекрытия, своды, балки, трубы и шпалы. Первый проезжий мост из железобетона был построен в Сан-Франциско в 1889 году. В 1879 году французский инженер Франсуа Эннебрик начал использовать арматуру в бетонных плитах мощения улиц, в 1892 году он получил патент на армированные колонны и балки большого размера – эту методику использовал Огюст Перре при строительстве своего бетонного дома в Париже на улице Франклин, 25б; та же методика использована во входной группе «качественной современной архитектуры» театра Елисейских полей на авеню Монтень, реализованной в 1913 году. Отдельная тема – преднапряженный железобетон: патенты на него получены были в Германии, Австрии, в Норвегии.
В начале XX века был изобретен торкрет-бетон: метод набрызгивания бетонной массы на подготовленную поверхность, впоследствии использованный Ле Корбюзье для капеллы в Роншане (1955). В начале XX века также была впервые внедрена готовая смесь, привозимая бетономешалкой на стройплощадку: первая отгрузка такой готовой смеси произошла в Балтиморе в 1913 году.
В первой половине XX века можно выделить несколько основных этапов развития железобетонных конструкций. Так, например, в 1920-е получают широкое применение пространственные рамные и арочные конструкции – работы ведутся на стройплощадке преимущественно в теплое время года, много материала тратится на опалубку. В 1930-е же годы возникают новые марки бетона, новый метод расчета по предельным состояниям, становятся возможны большепролетные конструкции меньшего сечения. Перед Второй мировой войной возникают такие технологии, как вибрирование, вакуумирование, пропарка и прессование. Появляется и воздухововлекающий бетон – технология насыщения бетонной массы пузырьками воздуха, позволяющими облегчить ее вес. Самая крупная постройка из бетона в 1930-е годы – это плотина Гувера на реке Колорадо (завершена в 1936).
Впоследствии, после Второй мировой и отчасти в связи с необходимостью восполнить связанные с ней утраты, широкое развитие получают промышленное производство модульных элементов, типизация и стандартизация застройки. Но уже в 1950-е – 1960-е гг. оно было существенно потеснено технологиями монолитного железобетона, позволяющими создавать дорогие, но эффектные и уникальные произведения архитектуры.
Если посмотреть на историю развития бетонного строительства с точки зрения не столько инженерии и технологии, сколько архитектурной формы и выразительности, несложно обнаружить несколько основных тем и направлений. А именно: развитие каркасных структур и новых типов конструкций большепролетных перекрытий, скульптурную форму зданий и новые виды фактуры поверхностей.
КАРКАС
Первым зданием с легким бетонным каркасом был дом Огюста Перре на улице Франклина, другая его ранняя работа – гараж на улице Понтье (1905). Вариант, развивающий каркасный метод – система бетонных плит на колоннах – предложил швейцарский инженер Роберт Майар. Он же в 1910 г. предложил конструкцию грибовидных колонн, которые расширяются кверху и распределяют, таким образом, вес перекрытий, для склада в Цюрихе. В здании обувной фабрики «Фагус» в Альфельде-на-Ляйне (1911–1916) Вальтер Гропиус и Адольф фон Мейер полностью освободили наружные стены от несущей функции, заменил стены стеклянными панелями навесного фасада. Но принципиальным манифестом несущего железобетонного каркаса стала так называемая «этажерка» Ле Корбюзье – проект Дом-Ино 1914 года. Он стал иллюстрацией известных «пяти принципов», которые включают: открытый первый этаж на опорах-«ногах», освобождающий нижний ярус для прохода и озеленения, возможности свободной планировки, свободное решение ненесущей внешней стены, ленточные окна для лучшего освещения и плоскую крышу-террасу для общественных пространств и компенсационного озеленения. Эти принципы стали во многом базовыми для архитектуры XX века и воплотились, в частности, в московском доме Наркомфина (1929-1931), в послевоенных «жилых единицах» Ле Корбюзье и более поздних московских домах «на ножках». Впрочем, эксперименты с каркасными железобетонными структурами на этом не завершились – одним из ярких примеров стала «стержневая структура» Луиса Кана.
-
![zooming]()
1 / 3Пантенон. Архитектор Аполлодор Дамасский. Пинья, Рим
-
![zooming]()
2 / 3Пантенон. Архитектор Аполлодор Дамасский. Пинья, Рим
-
![zooming]()
3 / 3Пантенон. Архитектор Аполлодор Дамасский. Пинья, Рим
ФОРМА
Наиболее ярко возможности железобетонных конструкций проявили себя в куполах, сводах и параболических конструкциях. Одним из первых сооружений с бетонными нервюрами сводов стала церковь Иоанна Евангелиста на Монмартре Анатоля де Бодо (1894–1902). Первым большепролетным нервюрным куполом из бетона в XX веке стал Зал тысячелетий в Бреслау (1912–1913) архитектора Макса Берга и инженера Тгауэра, его диаметр составлял 5 м, высота 16 м. Пионерами в области тонких криволинейных оболочек были инженеры Огюст Перре и Эжен Фрейсине, построившие в 1923 году параболические ангары для дирижаблей в аэропорту Орли – они интересны также тем, что форма здесь воплощает кривую статических усилий железобетона. Феликс Кандела предложил для железобетонной скорлупы форму гиперболического параболоида, простую и удобную для математических расчетов и реализации.
Одним из ярких явлений послевоенного времени стали большепролетные оболочки из сборных железобетонных элементов архитектора и инженера Пьера Луиджи Нерви – изобретателя армоцемента – такие как Палацетто (1957) и Палаццо (1960) делло Спорт, зал приемов папы Павла VI (1971) – впечатляющие самонесущие структуры сложной, но ясно читаемой фрактальной геометрией ребристых конструкций и эффектом парения в пространстве. Армоцемент был впервые опробован в 1948 году в здании выставочного зала в Турине, затем Нерви также построил из него несколько кораблей.
Временем пластичных объектов из бетона в Европе и Америке стали 1950-е – 1960-е годы, именно тогда архитекторы начинают отрабатывать образность здания-скульптуры, стремясь уравновесить эмоциональное воздействие формы вовне с эффектом от восприятия пространства внутри. Капелла в Роншане (1955) отметила новый этап творчества Ле Корбюзье: от рациональных каркасных структур архитектор переходит к пластичной массе. Снаружи она воспринимается как гигантская скульптура, внутри множество небольших отверстий в толстых стенах работает на эффект спиритуализации точечного света. В монастыре Ля Туретт (1959) и комплексе Чандигарха (1961) Корбюзье сочетает массивную скульптурность формы, каркасную структуру и ячеистые, как в «жилых единицах» фасады-лоджии.
Другой известнейший пример – музей Соломона Гуггенхайма в Нью-Йорке (1959) Фрэнка Ллойда Райта, представляет собой расширяющуюся кверху спираль экспозиционных пандусов, по которой посетители движутся внутри – она же определяет форму здания снаружи, одновременно простую, функциональную и скульптурно-эффектную.
-
![zooming]()
1 / 3
-
![zooming]()
2 / 3
-
![zooming]()
3 / 3
Здание Сиднейской оперы (1958–1973) Йорна Утсона с ее железобетонными оболочками, вдохновленными контурами парусов Сиднейской гавани и спроектированными инженерами компании Arup, оказалось очень сложным и дорогим в реализации – до такой степени, что в какие-то моменты стройку предлагали заморозить. Оперу, однако, удалось достроить, и она стала не только туристическим символом Сиднея, но и обозначила еще один этап в развитии бетонных оболочек. По словам Фрэнка Гери, он использовал революционные достижения Утсона при проектировании музея Гуггенхайм в Бильбао.
-
![zooming]()
1 / 5Музей Соломона Гуггенхейма. Нью-Йорк
-
![zooming]()
2 / 5Музей Соломона Гуггенхейма. Нью-Йорк
-
![zooming]()
3 / 5Музей Соломона Гуггенхейма. Нью-Йорк
-
![zooming]()
4 / 5Музей Соломона Гуггенхейма. Нью-Йорк
-
![zooming]()
5 / 5Музей Соломона Гуггенхейма. Нью-Йорк
Из железобетона было построено немало телевизионных вышек. Одна из самых высоких, обладающая выразительной формой и тонко рассчитанной конструкцией – московская Останкинская башня (1967, арх. Д. И. Бурдин, Л. И. Баталов и др., инж. Н. В. Никитин и др.). Ее общая высота – 533 м (выше только телебашня в Торонто, 553 м), высота бетонной части – 385 м, башня возведена на монолитном кольцевом фундаменте и в нижней части опирается на коническую железобетонную оболочку с круглыми оконными проемами.
Но более других над скульптурностью архитектурной формы в бетоне во второй половине XX века поработал Оскар Нимейер, совместно с инженером Иоахимом Кардозо – прежде всего в новой столице Бразилии Бразилиа: Дворце рассвета (1958, он же президентский дворец Алворада) и кафедральном соборе (1960–1970). Не менее лаконично-скульптурен его музей современного искусства в Рио-де-Жанейро (1996). Самые заметные постройки Нимейера отличает легкость опор, визуально почти левитирующих, опирающихся на минимальную точку, и преобладание лаконичных дугообразных форм: «…меня не привлекает прямой угол, прямая линия, жесткая, негибкая, созданная человеком. Меня привлекает кривая, свободная и чувственная, кривая, которую я встречаю в горах моей страны, в извилинах ее рек, морской волне, в линиях тела любимой женщины», – так резюмировал Нимейер свой подход к пластике.
-
![zooming]()
1 / 4Сиднейский оперный театр. Архитектор: Йорн Утзон. Сидней
-
![zooming]()
2 / 4Сиднейский оперный театр. Архитектор: Йорн Утзон. Сидней
-
![zooming]()
3 / 4Сиднейский оперный театр. Архитектор: Йорн Утзон. Сидней
-
![zooming]()
4 / 4Сиднейский оперный театр. Архитектор: Йорн Утзон. Сидней
В 2000-е годы пластичный подход к форме развили в многочисленных постройках авторы, причисляемые к деконструктивизму и неомодернизму, прежде всего Фрэнк Гери и Заха Хадид: их формы сложнее – нередко на грани переусложения, асимметричнее, динамичнее, чем все, что можно было встретить в послевоенном модернизме, – но в целом они развивают на новом уроне технологий и формальных экспериментов идеи, заложенные в Роншанской капелле и Бразилиа. Отдельное направление представляют купола, мосты и «крылья» Сантьяго Калатравы – впрочем хорошо заметно, как острый птичий «клюв» аудитории Тенерифе (1997–2003) развивает идеи «парусов» Сиднейской оперы.
РЕШЕТКИ
Армирование дало старт развитию бетонных решеток, допускающих почти любой рисунок и масштаб. Первым зданием с такой решеткой стала церковь Notre_Dame du Raincy (1923), построенная Огюстом Перре в Рэнси – тогда бетон как материал был крайне необычен для церковного здания. Один из ранних примеров бетонной решетки – ажурный дом Андрея Бурова (1936–1940) на Ленинградском проспекте, решенный в духе «сталинской» классицистической архитектуры и украшенный панелями сквозного рисунка с изображением деревьев. После Второй мировой войны бетонные решетки получили широкое распространение в блочном типовом строительстве, где стали одним из способов декорирования и наделения зданий индивидуальностью, используясь чаще всего в ограждениях балконов, террас и лестничных клеток. Второй период расцвета бетонных решеток приходится на 2000-е годы с распространением армирования фиброй, стеклянным и металлическим волокном, изобретенного в 1970-е годы. Один из ярких недавних примеров такой решетки, полностью покрывающей объем – музей цивилизаций Европы и Средиземноморья (2013) Руди Ричотти в Марселе.
-
![zooming]()
1 / 7Дворец Алворада. Архитектор Оскар Нимейер. Бразилиа
-
![zooming]()
2 / 7Дворец Алворада. Архитектор Оскар Нимейер. Бразилиа
-
![zooming]()
3 / 7Дворец Алворада. Архитектор Оскар Нимейер. Бразилиа
-
![zooming]()
4 / 7Дворец Алворада. Архитектор Оскар Нимейер. Бразилиа
-
![zooming]()
5 / 7Дворец Алворада. Архитектор Оскар Нимейер. Бразилиа
-
![zooming]()
6 / 7Дворец Алворада. Архитектор Оскар Нимейер. Бразилиа
-
![zooming]()
7 / 7Дворец Алворада. Архитектор Оскар Нимейер. Бразилиа
ПОВЕРХНОСТЬ
Другой аспект архитектуры из бетона – фактура его поверхности. Интерес к ней появился только в конце XIX века, хотя и тогда не был особенно выражен. Древние римляне не использовали выразительность фактуры открытого бетона, как правило^ он оставался за «стенкой-опалубкой», был облицован камнем, оштукатурен, расписан или покрыт мозаикой. Вплоть до начала XX века открытая поверхность бетонных сооружений воспринималась в большей степени как следствие экономии, чем как признак фактурной выразительности. Так, бетонное здание химической фабрики, построенное Куанье с Сен-Дени (1852–1853) было оставлено с открытыми необработанными поверхностями. Между тем для получения более эстетичной поверхности Куанье экспериментировал с добавлением в смесь вместо золы светлого песка. Британский историк архитектуры Питер Коллинх считал, что эстетизация бетонной поверхности впервые произошла на здании Стенфордского университета в Калифорнии (1889, арх. Ф.Л. Рэнс), где с поверхности была удалена цементная корка, открыв паттерн бетонного заполнителя. Между тем в целом архитектура здания с его ионическим портиком выдержана в духе классицистического направления историзма. В то же время в конце XIX века развивается производство архитектурно декора из бетона, в частности, оно известно в 1895 году на фабрике в Вестфалии. Тогда же были начаты эксперименты с окрашиванием бетона в массе, прежде всего через добавление крошки различных каменных пород.
Одним из первых авторов, использовавших эстетику бетонной поверхности, был Фрэнк Ллойд Райт – в проекте фермерского банка 1901 года он оставил бетонные стены открытыми. В 1904 году Международный конгресс архитекторов в Мадриде принял резолюцию, где говорилось, что «декоративные формы должны выявлять свойства применяемого материала и конструкции. Эти формы должны гармонировать с качеством материала».
Постройки Антонио Гауди, представляющие собой одну из вершин и оригинальных ответвлений движения Art Nouveau, объединили первые подходы к скульптурности формы, с которой бетон позволяет работать лучше других строительных материалов, и бетонную фактуру, впрочем, обильно украшаемую керамическими вставками. Фасады Каса-Батльо (1906) и Каса-Мила (1906–1910) представляют собой цельную и гибкую текучую материю, в которую органически «вливаются» балконы, козырьки и колонны. Сама поверхность здесь шершавая, что добавляет ей брутальности и сходства с естественной скалой: не случайно жители Барселоны прозвали Каса-Мила «каменоломней».
Сохранение следов от опалубки, прежде всего деревянных досок, практиковалось уже в период между двумя мировыми войнами – но наибольшее развитие этот подход получил уже после Второй мировой войны в архитектуре брутализма, где следы от деревянной опалубки встречаются повсеместно: к примеру, на поверхности опор Марсельской единицы, в монастыре Ля Туретт или в здании ЮНЕСКО. Один из примеров скульптурной формы в сочетании со следами от опалубки – гигантский, совмещенный с колокольней вход в аббатство Сен Джонс в Миннесоте (1954-1961; высота 35 м) архитектора Марселя Брейера.
Другие способы сделать фактуру бетона разнообразнее – добавление к его поверхности других материалов, от щебня и гальки до цветного стекла и майолики, а также разного рода бетонные рельефы, как орнаментальные, так и рельефы и контрельефы большого масштаба – композиции из бетона становятся для послевоенного модернизма вариантом произведений монументального искусства, способного украсить крупные поверхности, наравне с мозаиками, витражами и металлическими рельефами. Помимо следов от опалубки и украшения поверхности другими материалами и рельефом, декоративный эффект может нести сама текстура бетонного теста с включениями гравия и щебня. Отдельным направлением считается «натурбетон», распространенный в модернистской архитектуре Норвегии, где в бетон замешивался гранитный гравий местных пород.
Другое направление оформления как внутри, так и снаружи, в противовес фактурной светотеневой – гладкая, полированная, подчас цветная. В 1938 году Джон Кроссфильд запатентовал поверхностное гладкое покрытие, основанное на смешении латекса и портландцемента. Декоративный, или «архитектурный» бетон разработал Брэд Боуман в середине 1950-х годов в Калифорнии. Покрытие обладает ровной гладкой поверхностью и позволяет нанесение тонкого рельефа, текстурирование и окрашивание. За прошедшие 70 лет декоративный бетон получил большую популярность и приобрел множество разновидностей, как окрашенных и имитирующих натуральный камень, так и естественных оттенков от белого и черного до натурального серого. Совмещая отсылку к эстетике брутализма с современным качеством, предсказуемостью формы, тонкостью нюансов ее скульптурной лепки и оттенком «гламура» хорошо обработанной поверхности, декоративный (архитектурный) бетон пользуется популярностью у многих «звезд» современной архитектуры, таких как Заха Хадид, Сантьяго Калатрава, Томас Хизервик и многие другие. Отдельный подход к бетонной поверхности характерен для работ Тадао Андо, который использует бетон тонкого помола и покрывает деревянную опалубку лаком для получения более гладкой поверхности.
