Человечество строит столько, сколько существует. Необходимость обустраивать теплое, удобное и безопасное жилье подталкивает постоянно обрабатывать натуральные и изобретать искусственные материалы. Как использовали для строительства камень, дерево, глину и стекло в древности, и какие современные технологические новинки предлагают изобретатели сегодня — рассказывает Вера Степанян.

Памятники архитектуры дают возможность комплексно представить условия жизни разных народов на протяжении времени: господствующие идеи, традиции, бытовые условия, эстетические предпочтения, производственную технику и технологии.

Культурное и цивилизационное развитие человечества связано с улучшением типов и увеличением разновидностей зданий, изобретением и освоением строительных материалов. Какие-то материалы используют в первозданном виде и сегодня, а другие — постоянно изменялись. Конструктивные системы, такие как стены, балки, своды должны были соответствовать новым требованиям и выполнять новые задачи, таким образом, характер конструкций определялся техническими особенностями строительных материалов. Например, средневековые замки длительное время возводились исключительно из камня, хотя некоторые во времена раннего средневековья — из дерева. Большие кафедральные соборы с высокими сводами тоже были каменными, тогда как провинциальные были — деревянными, но не всегда проигрывали каменным по части эстетики и, бывало, их строители применяли уникальные конструктивные решения. Со временем кирпич вытеснил камень. В наше время происходят кардинальные изменения в строительстве.

Камень

Один из древнейших строительных материалов — камень. Всемирно известны древние мегалитические сооружения, значительная часть которых сосредоточена на территории прибрежной Европы, а самым известным комплексом является Стоунхендж на равнине Солсбери.

Горные породы изучает петрография. Существует три основные группы горных пород: вулканические породы, образовавшиеся из расплавленной массы и имеющие большую пористость (базальты, вулканические туфы, пемзы и прочие); осадочные породы (травертин, доломит, песчаник, мел и другие); метаморфические породы, возникшие путем преобразования вулканических и осадочных горных пород (мрамор, кварциты, сланцы, туфы и граниты). Известняк и гранит не разрушаются от неблагоприятных условий, поэтому их часто используют для цоколей крупных зданий.

Стены, колонны и перекрытия издавна возводились из каменных блоков на основе разработанной в начале развития древнеегипетской архитектуры стоечно-балочной системы, в которой балочные перекрытия поддерживались монолитными пилонами, а на них опирались балки-прогоны, после чего накладывались каменные плиты. В античном строительстве использовали различные виды мрамора, гранита, песчаника, легкий вулканический туф. Раствором из извести и раздробленных вулканических масс материалы скреплялись блоками. Для ограждающих стен использовали технологию так называемой сухой кладки, когда камни подгоняли друг к другу вплотную без раствора. Обтесанные прямоугольные каменные блоки, выложенные в строгом порядке, называют ашлар. Для укрепления стен блоки укладывали в двойном порядке, а между ними заливали раствор. Крупноблочную (циклопическую) кладку можно увидеть, например, в львиных воротах греческого города Микены, построенных около 1300 года до нашей эры. Такой тип кладки был распространенн также в зодчестве цивилизаций в Андах, примером может послужить, кладка фортификаций Саксайуаман и Ольянтайтамбо.

Римский бетон

В Римской империи государственная власть стимулировала строительство грандиозных памятников архитектуры, прославляющих ее могущество. Мраморные отесанные блоки для сложных архитектурных зданий не подходили, и главным материалом стал бетон, названный римским. Изготавливали его из смеси вяжущего вещества (например, извести и воды), заполнителей (например, песка и мелких камней) и специальных добавок, ав городке Поццуоли производили бетон с вулканическим пеплом. Пантеон в Риме — яркий образец архитектуры, где техническое мастерство и инженерное искусство проявилось в куполе, выполненном из бетона, упрочненного кирпичом. Для облицовки стен римляне использовали сетчатый рисунок ретикулат (лат. reticulum — сеточка). Квадратные плиты или камни вставлялись в бетон в диагональном сетчатом порядке. Грандиозные римские храмы возводили из бетона, облицовывали полированным гранитом, цветным мрамором, украшали бронзой. Камни небольшого размера использовали в строительстве для бутовой кладки: раздробленные камни укладывают рядами, или в ином порядке, укрепляя более крупными анкерными камнями. Рустовка — облицовка стен или отдельных элементов (углы) неотесанным камнем.

Кирпич

Кирпич — искусственный камень из минеральных материалов, например, глины. Производится в виде брусков и после обжига при температуре 1000 градусов получает прочность, водостойкость, морозостойкость. История его появления связана с древними временами, когда в странах с жарким климатом использовали кирпич из высушенного шлама (грязи). Саман, кирпич-сырец, и обожженный кирпич использовали в Древнем Египте и Шумере. Уникальная достопримечательность — крепость Арг-е Бам из самана в иранском городе Бам.

В кирпиче, изготовленном вручную, отсутствует перфорация (отверстия), что способствует улучшению теплоизоляции. В отличие от эллинских зданий, в Древнем Риме основные конструкции создавались из кирпича, но впоследствии технология изготовления была утрачена, и вернулись к кирпичной кладке в Европе только в XIII веке. Этот материал, хотя и считался дорогим, очень широко использовался в готических храмах и ренессансных зданиях, когда архитекторы и строители перешли на систему сооружений с кирпичными стенами и крестовым и сферическим сводом. Кирпич широко использовался в североевропейских регионах, где не хватало древесины. Кирпич мог быть разноцветными и, что интересно, цвет зависел от температуры обжига и цвета глины. В средневековой архитектуре, как и в архитектуре модерна, использовали оттенки для создания декоративного многокрасочного эффекта. В конце Средних веков стали изготавливали фасонный кирпич, из которого можно было создавать разнообразные замысловатые формы и узоры для отделки дымоходов, арок, дверей, окон. Чередование при кладке длинной стороны кирпича (ложки) и короткой (тычки) называют перевязкой. Эффектно выглядят здания, построенные из разноцветного кирпича или натурального камня в сочетании с кирпичом — так называемая декоративная кладка. Например, кирпичную кладку по углам украшали каменными блоками. Угловые камни укрепляли кладку, а разноцветный камень за счет чередования светлых и темных блоков, украшал фасады. Во времена средневековья, как когда-то в Риме, популярными, особенно в отделке колонн, были мозаичные узоры на мраморе. Иногда материалы использовали повторно, особенно часто колонны. Сполия — это элемент декора древних сооружений, использованный вторично при более позднем строительстве. Причин для повторного использования архитектурных элементов было несколько: идеологический, чтобы показать величие бывших империй, утилитарный — сэкономить на материалах, прагматичный — компенсировать недостаточную опытность каменотесов.

Древесина

Отдельный тип строительных материалов — используемый для строительства кочевых жилищ: войлок, древесина, кожа. Эти природные материалы надежно защищают от воздействия стихий, пластичны, легки в обращении, а конструкции из них легко собирать, разбирать и перевозить. Кроме того, их наделяют сакральными свойствами. Шанырак — конструктивный элемент, увенчивающий купол юрты в виде решетчатой крестовины, вписанной в круг, считается символом небесного начала, связи юрты и огороженного жилого пространства с высшей силой, небесным сводом.

Во времена средневековья камень и дерево оставались основными строительными материалами. Замки, монастыри, культовые сооружения требовали массивных стен для оборонных целей. Строительные леса закреплялись в «пальцах» — опорах, вставленных в зазоры в стене и, удерживающих конструкцию. После окончания строительства их обрубали, а когда дерево сгнивало, в кладке оставались отверстия.

Прочность и гибкость зависит от строения клеточной стенки древесины, которая состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина, экстрактов. Для фортификационных сооружений Руси материалом валов в загородях служили земля и дерево. Деревянными были замки и дома. Стены состояли из горизонтально размещенных бревен. Многие приемы и формы деревянного строительства перешли в каменное. С глубокой древности известно соединение элементов деревянного каркаса без гвоздей: на конце одной детали был шип, а в другой — гнездо, в которое подгонялся шип и закреплялся штифтом. В позапрошлом веке технология строительства упростилась после изобретения машины для штамповки гвоздей. Деревянный каркас состоит из горизонтальных балок, опирающихся на вертикальные стойки, и усиливается диагональными стяжками. Каркасные дома имеют разнообразную форму и декоративную отделку, характерную для региона. Верхние этажи часто строились с консольными выступами, или эркерами. Эркеры увеличивали жилое пространство и очень скоро стали модными. В средневековой западной Европе самыми распространенными были фахверковые дома (от немецкого панель и сооружение) — деревянный каркас, секции которого заполнены другими строительными материалами (кирпичом, камнем и прочим). Побеленные стены декорировали деревянными элементами.

Металл

Крупномасштабное использование металла в строительстве началось в ХVIII веке, хотя с давних времен был известен сплав железа с углеродом — чугун. Его применяли как материал для верхних ограждающих конструкций зданий (перекрытий и крыш), а поскольку они были очень тяжелыми, их могли выдержать только крепкие каменные стены. Чугун — хрупкий материал. Для производства мягкого и прочного железа были созданы пудлинговые печи. В 1783 году Генри Корт изобрел способ проката железа, который делал материал более однородным и прочным, его использовали для строительства мостов.

При строительстве шоколадной фабрики Менье в Нуазеле (Франция) в семидесятых годах позапрошлого века были использованы диагональные чугунные стяжки. В сооружениях, требующие большого пространства, — железнодорожных вокзалах, выставочных павильонах, крытых рынках (в Париже, например) и пассажах, — использовали металл в перекрытиях. Особого пространства и освещения требовали выставочные сооружения, сами представляющие собой экспонат, демонстрирующий новаторские технологии в строительстве. Примером служит «Хрустальный дворец» Джозефа Пакстона для Всемирной выставки 1851 года, сконструированный по принципу оранжерей: простая система сборных чугунных рам, каждая из которых несла три застекленных цилиндра, размещенных между столбами. Или же миланская галерея Виктора Эммануила II, строительство которой велось в течение 1860-х годов, освещенная внутри и с декором из чугуна на стеклянном перекрытии. Архитектор Фердинанд Дютер на выставке 1889 представил «Дворец машин» с арками пролетом 115 метров и длиной 420 метров. А Гюстав Эйфель для этой же экспозиции построил 312-метровую Эйфелеву башню.

В середине XIX века изобретен способ переработки чугуна в сталь. Издавна этот материал изготавливали в сыродутных и металлоплавильных печах. Существуют три способа выплавки стали: мартеновский, кислородно-конвертерный и электрометаллургический. Следует упомянуть атмосферостойкий материал — кортеновскую сталь, появившийся в 1930-х годах в США. Его ржавление создает защитную оболочку и защищает сталь от разрушения. Кроме того, эта сталь отличается разнообразием оттенков от рыжего до коричневого. Именно из-за декоративного вида архитекторы и дизайнеры часто используют ее в различных проектах, конструкции из такой стали украшают здания во многих городах мира.

Цемент и железобетон

Со второй половины XIX века начинают применять железобетон. Цемент — смесь молотого известняка и глины — уже использовали. Портландцементом называют очень сильно раздробленный кирпич с гипсом, который использовали для создания фронтонов, парапетов и балясин; затем их обычно красили. Крашеный бетон использовался для создания декоративных эффектов. Появился так называемый грубый стиль (от французского beton brut — сырой бетон). Бетону можно придавать сложные непрямолинейные формы, например, как на здании музея Гуггенхайма в Нью-Йорке 1959 года архитектора Фрэнка Райта. Железобетон представляет собой сочетание бетона и стальной арматуры. С бурным развитием техники появляется множество инженерных новаций, например, разработка итальянца Пьера Луиджи Нерви — железобетонные конструкции минимальных сечений типа складчатых сводов и куполов. Вместе с французом Бернаром Зерфусом и американцем Марселем Брейером они воплотили в середине ХХ века проект высокого технического уровня — здание ЮНЕСКО в Париже, созданное из железобетона, алюминия, пластмассы, стекла.

Стекло

Стекло — это твердый, прозрачный материал, состоящий из оксидов кремния, фосфора, алюминия и прочего. Производство его было известно еще древним египтянам и финикийцам. У древних римлян существовала технология создания мозаики из маленьких кусочков стекла, тессеры, на золотой фольге, ее можно увидеть, в том числе, в Равенне. Средневековые витражные окна, состоявшие из небольших цветных стекол, скрепленных свинцовыми полосками в чугунном каркасе, имели символический смысл, но одновременно выполняли функции освещения и служили декоративным материалом. В ХVIII–ХІХ веках оконное стекло широко распространяется в архитектуре. Профильное стекло как строительный материал изготавливается методом проката; в наши дни для отделки зданий во многих дизайнерских проектах широко используется стеклопрофилит. Строят железобетонные каркасы, к которым прикрепляют стеклянные блоки. Ярким примером служит здание школы Баухауз в Дессау, Германия, построенное в 1926 году по проекту Вальтера Гропиуса. Сооружение представляет собой призму с тремя стеклянными фасадами. Сегодня приобретают популярность прозрачные, гармоничные, оригинальные, футуристические проекты домов со стеклянными стенами или стеклянными верандами.

Кровельные материалы

Существует множество материалов для придания крыше устойчивости к атмосферным воздействиям: от деревянного гонта, финской стружки до битумных смол. Гонт — клиновидная дощечка с продольным пазом: узкая кромка одной небольшой доски длиной 50-60 сантиметров вставляется в паз другой. Гонт бывает трех типов: пиленый, колотый и мозаичный. Он изготавливается из разных пород деревьев, а также из меди. Срок эксплуатации — до 100 лет; современные образцы с полимерным защитным покрытием. Для кровли и обшивки фасадов могут служить также прочно связанные стебли тростника. Черепица — материал из глины, изготавливается путем формирования, сушки, обжига. На Западе одним из самых популярных материалов была волнистая черепица из оранжевой терракоты, известная еще в античные времена. В Китае использовалась цветная черепица, служиваая социальным и функциональным маркером. В готических зданиях более плоские крыши перекрывались свинцом, но распространенным был и гофрированный металл. К гидроизоляционным материалам принадлежит рубероид, пропитанный нефтяными битумами, присыпанный асбестом или тальком с целью защиты.

Облицовочные материалы

Фасады домов и соборов своим видом символизировали могущество и значение самого города. Поэтому архитекторы пытались придать своим фасадам гармоничный, завершенный вид. В этом им помогали облицовочные материалы. Наиболее распространенным был камень: на кирпичную стену наносили тонкие каменные плиты и это придавало фасаду декоративности — особенно в виде руста.

Во времена Ренессанса и в ХVІІ веке дома покрывали строительным раствором — штукатуркой (от итальянского stuccatura). В 50-х годах ХХ века американцы обшивали собственные здания сосновыми, дубовыми или кедровыми досками и называли такой тип декора сайдингом: доски прибивались к стене под углом, над ними нависал следующий слой досок. Такое конструктивное решение давало возможность воде стекать вниз, не касаясь стен. В наше время фасады часто обшивают оштукатуренными листами промышленного производства. Стены интерьеров декорировали стуком — твердой гипсовой штукатуркой, обрабатываемой резьбой. Искусственный мрамор, так называемый скальола (цветной гипс), был особенно популярным в ХVII–XVIII веках. Иногда владельцы квартир наклеивали на штукатурку обои или украшали деревянными панелями с инкрустацией. Распространенной в наше время является так называемая вагонка. Деревянные панели, имитирующие складки тонкой ткани, были известны в XV–XVI веках и встречались в XIX веке в неоготике. Над панелями все оштукатуренные поверхности украшали фресками или просто красили.

Потолки изготавливают из различных материалов, включая металл, дерево, гипс. Кессонные (от французского сaisson — ящик) потолки имеют углубление геометрической формы, создающие объем, они были популярны как в античности, так и в течение последующих эпох. Своды украшали кессонами разнообразной формы: квадратной, восьмигранной, ромбовидной, круглой с розеткой в ​​центре. Лепной карниз с модильйонами, пальметтами, другими узорами добавлял интерьерам изысканности и декоративности.

Во времена античности пол был декорирован мозаикой, иногда большими композициями на темы мифологии и растительного орнамента, к примеру, полы в римских термах. Пол средневековых домов знати был деревянным или каменным. Другие дома имели очень плотно утрамбованные земляные полы, в верхний слой земляного пола добавляли тростник, смесь ароматных трав и меняли их два раза в год. В храмах пол настилали плитками с геометрическими узорами, покрытыми глазурью. Стены, пол, печи облицовывали декоративной керамической плиткой или кафелем — составом из глины, кварцевого песка, карбонатных пород, обожженных при температуре около 1000 градусов, иногда с поливной глазурью. Керамическая плитка в Иране была известна с давних времен, потом распространилась на Западе. Благодаря раскопкам известно, что плитка имела глазурь толщиной один сантиметр. Растительные и геометрические орнаменты, цветы, птицы, изображения людей служили мотивами узоров. Расцвет пришелся на исламский период, когда плиткой декорировали мечети и другие сооружения. Наиболее популярной стала плитка «Семь цветов», включающая семь оттенков радуги и многофигурные композиции.

Прессованная плитка с нанесенным поверх глазури ярким рисунком, называется майоликой или глазурованной терракотой. Азулежу (производное от арабского названия для обозначения полированного камня) — португальский кафель, очень часто украшающий фасады зданий, интерьеры храмов и жилых домов. Во времена Ренессанса центром производства азулежу стала Севилья, а во время расцвета каталонского модернизма становится крайне популярным, как и еще одна известная форма керамики, — «ломаная» мозаика, так называемая тренкадис, состоящая из фрагментов керамики и стекла.

Современные технологии позволяют создавать разнообразную по форме и дизайну плитку, например, керамогранит, который изобрели итальянские гончары в 1978 году, усовершенствовав технологию строительства. Его используют для внутреннего и фасадного оформления торговых комплексов, вокзалов, аэропортов, кафе и тому подобного. Ламинам — одна из разновидностей керамогранита, состоящая из натуральных материалов.

Менее заметные в тени чисто эстетических решений экстерьера и интерьера, строительные материалы всегда будут играть фундаментальную роль в бытовом комфорте помещений и обустройстве жизненного пространства.

Автор: Вера Степанян

Иллюстрации: Катя Березовская