Състав, структура и свойства на антични разтвори, използвани в строителството на сгради в римския град Улпия Ескус

Инж. докторант Фани Ончева, доц. д-р инж. Димитър Бошнаков, УАСГ В настоящата статия е анализирано актуалното състояние на някои разтвори, употребявани на територията на античния град Улпия Ескус, с. Гиген, област Плевен. Трудно е да се използват чужди литературни данни, тъй като съставът на античните разтвори зависи от специфичните особености на епохата на строителството, степента на значимост на сградата, географското местоположение, климатичните условия и др. С цел изследване на състава, структурата и свойствата на античните разтвори в Улпия Ескус бяха набавени екстракти от проби, съответно от три обществени сгради – баня, сграда с мозайка „Ахейци“, и храм на Фортуна. Проучването включва: гранулометричен анализ, макроскопско, стереомикроскопско и микроскопско изследване, изготвяне на пробни тела и определяне на физико-механичните и хидро-физичните им характеристики. Въведение В историческия контекст Римската империя е ограждала Средиземно море – Mare Nostrum, или „Наше море“, както са казвали римляните. През II в. н.е. те са се простирали от Атлантическия океан, по диагонал на сегашна Европа до Черно море, през пустините и оазисите на Близкия и Средния изток до Червено море. Накрая – по дължината на северната граница на Сахара до днешно Мароко и атлантическия бряг. Лимесът на Римската империя (фиг. 1) е преминавал през трудния терен на Карпатите и по течението на р. Дунав, където се намира и колонията Улпия Ескус, главен град в римската провинция Долна Мизия. Античният римски град Улпия Ескус (фиг. 2) се намира край село Гиген, на 3 км от устието на река Искър в река Дунав, в местността Градището, на около 100 м от тракийско селище от късната бронзова епоха. Археологическите изследвания са били проведени в годините 1941 – 1943 г. от А. Фрова, а след това от 1947 – 1987 г. – от Румен Иванов. Днес изследванията се провеждат от археолога доц. Гергана Кабакчиева. Лагерът е основан по времето на Клавдий и е бил построен от дърво и пръст. През II в. н.е. той е препостроен от камък, с площ около 18 хектара, като получава статут на колония между 106 и 112 година. През късната античност е бил важен и голям център – епископско седалище. Градът е бил подпалван няколко пъти – от готите в 250 г. и между 376 и 378 година, а през 447 г. – от хуните. Окончателно е разрушен от аварите през 585 г. н.е. [1]. Експерименталните изследвания са проведени съгласно Закона за културното наследство [2], Европейските принципи за работа с паметници на културата [3], [4], Венецианската харта [5], Документа от Нара [6], Документа от Делхи [7], както и Конвенцията за опазване на световното културно и природно наследство [8]. Изследване на състава на античните разтвори За изследване на състава на античните разтвори в римския град Улпия Ескус бяха извършени общо седем екстракции на проби от оригиналните структури. В настоящата статия ще бъде акцентирано върху три от тях (табл. 1), съответно от обществена сграда – баня, от частна сграда – сграда с мозайка „Ахейци“, и от култова сграда – Храма на Фортуна. Пробите са взети в съответствие със стандарт БДС EN 16085:2012 [9]. Макроскопското и стереомикроскопскато изследване на ПР 3 показа, че свързващото вещество е вар с микрозърнеста структура, в комбинация с прахообразен калцит (СаСО3). Свързващото вещество е в съотношение по маса 1:3 спрямо пълнителя (табл. 2), при който пясъчната фракция преобладава. Като пълнител е употребяван несортиран пясък с речен произход от скали, разкриващи се единствено в поречието на р. Искър. Има наличие на фрагментирана червена груба (строителна) керамика с ръбеста, изометрична форма на зърната. Това показва, че тя не e транспортирана във водна среда, а е влагана в хоросана непосредствено след натрошаване на керамичните предмети. По-едрите (до 1,5×0,5×0,3 см) керамични фрагменти са рядко срещани. ПР 6 – Сграда с мозайка „Ахейци“ Макроскопското и стереомикроскопскато изследване на ПР 6 показа, че свързващото вещество е вар с микрозърнеста структура, в комбинация с прахообразен калцит (СаСО3). То е в съотношение по маса 1:3 спрямо пълнителя (табл. 2). Пълнителят е предимно от пресяван пясък с преобладаващи размери 0,25 – 0,5 мм. Зърната са ръбести и са представени главно от кварц, като се срещат и други минерали, което показва, че съставът му е полимиктов. По-едрата фракция е от червена с различни нюанси в оцветяването строителна керамика, като в някои от фрагментите се установява наличието на пясъчен пълнител. Това показва, че в случая е използвана различна керамика, строителна и битова. ПР 12 – Храмът на Фортуна Макроскопското и стереомикроскопскато изследване на ПР 12 показа, че свързващото вещество е вар с микрозърнеста структура, в комбинация с прахообразен калцит (СаСО3). Свързващото вещество е в съотношение по маса 1:3 спрямо пълнителя (табл. 2). Пълнителят е представен главно от кварц с пясъчни размери. Откриват се още кисели плагиоклази, ортоклаз, литити от кварцити; рядко – биотити и хлорит. Зърната са добре сортирани – 0,25 – 0,5 мм, незаоблени. Съставът на пясъка е полимиктов, като към пясъка допълнително са прибавяни освен късове от керамика също от варовици, алевролити и пясъчници. По-едрите фрагменти са от червена керамика. В нея често се срещат примеси от несортирани пясъчни зърна, което е характерно за грубите й разновидности. Изследване на структурата на античните разтвори ПР 3 – Банята с кладенеца Разтворът (фиг. 3) е светлобежов, сравнително здрав, порест. Има наличие на множество овални пори, често съединяващи се помежду си и преминаващи в малки каверни. Възможна причина за това е недобрата хомогенизация на строителната смес. ПР 6 – Сграда с мозайка „Ахейци“ Разтворът (фиг. 4) е светлобежов, сравнително здрав, порест до кавернозен. Количеството на фрагментираната керамика е по-голямо в сравнение с това от ПР 3. Бежовият му цвят се дължи на диспергирана прахообразна керамика. Порите преминават в каверни, по вътрешните повърхнини на които има налепи от вторичен кварцит. ПР 12 – Храмът на Фортуна Разтворът (фиг. 5) е розов до светлобежов, сравнително здрав, слабо порест, пигментацията му се дължи на прахообразна (фино стрита) керамика. Във вътрешните повърхнини по стените на порите има наличие на налепи от вторичен калцит. Порестостта на разтвора не е висока, но се срещат и дребни каверни. Изследване на свойствата на античните разтвори Опитно се определиха физичните, механичните и хидро-физичните характеристики на античните разтвори, а именно обемна плътност [10], специфична плътност, водопопиваемост по маса, водонасищане по маса, коефициент на водонасищане, якост на натиск и якост на опън [11]. Данните са обобщени в табличен вид (табл. 3), като зависимостите са показани и графично (фиг. 6, фиг. 7 и фиг. 8). Изводи Свързващото вещество е вар с микрозърнеста структура, в комбинация с прахообразен калцит (стрита каменна фракция от варовик). Пълнителят от пясък и гравий имат речен произход с източник от по-далечна палеосуша (поречието на р. Искър – Стара планина), а пълнителят от натрошена керамика е съставен основно от строителна керамика. Отношението между свързващото вещество и пълнителя е в рамките на 1:2 при частната сграда и 1:3 при обществените сгради, което е индикатор за по-качествено ниво на общественото строителство. Стойностите от изпитванията за якост на натиск показват добро поведение на античните разтвори, като при пробите с преобладаващо съдържание на фин керамичен пълнител резултатите са по-високи. Наличието на кварцови зърна, едрозърнест пясък с незаоблени зърна и наличието на груба керамика повишават устойчивостта на опън на античните разтвори. Обемната и специфичната плътност е съизмерима със съвременните циментово-пясъчни разтвори, като при пробите с по-голямо участие на свързващото вещество относителният дял на порите нараства. Коефициентите на водонасищане са над 0,70, което показва завишена степен на запълване на откритите пори с вода при обикновени атмосферни условия, водещи до занижена мразоустойчивост на разтворите. Заключение Отчитайки важността на римския град Улпия Ескус като археологически резерват от национално значение и с оглед неговото опазване, проучванията на античните разтвори са направени с отчитане на специфичните особености на епохата на строителството, степента на значимост на сградата, географското местоположение и климатичните условия и с придържане към утвърдените документи за намеси по недвижими паметници на културата. Получените данни са предпоставка за проектиране както на конкретни състави за реставрационни намеси, така и за изготвяне на методи и методологии за реставрация. ЛИТЕРАТУРА 1. Piotr Dyczek. Долнодунавският лимес в България. Варшавa – Виена 2008. 2. Закон за Културно наследство, 10.04.2009. 3. ICOMOS Charter – Principles for the analysis, conservation and structural restoration of architectural heritage, 2003. 4. Terminology to characterize the conservation of tangible cultural heritage. New Delhi 2008. 5. Международна харта за опазване и възстановяване на паметници и обекти. II Международен конгрес на архитектите и техниците на исторически паметници, Венеция, 1964. 6. The Nara Document. Конференция за световното културно и природно наследство, Нара, Япония, 1994. 7. European convention on offences relating to cultural property. Delphi, 1985. 8. Конвенция за опазване на световното културно и природно наследство. Министерски съвет, 1975. 9. БДС EN 16085:2012 – Опазване на културното наследство. Методология за вземане на проби от материали от обекти на културното наследство. Общи правила. 10. EN 1015 – 10 Методи за изпитване на разтвор за зидария. Част 10: Определяне на обемната маса в сухо състояние на втвърден разтвор. 11. EN 1015 – 11 Методи за изпитване на разтвор за зидария. Част 11: Определяне на якост на опън при огъване и якост на натиск на втвърден разтвор.