Nauka płynąca z przeszłości: zrównoważona produkcja cegieł, większa odporność na trzęsienia ziemi
Włochy, w których możemy spotkać przykłady najbardziej spektakularnych starożytnych budowli z cegły w Europie, leżą na aktywnym sejsmicznie obszarze. Dwa ostatnie trzęsienia ziemi, które miały miejsce w 2017 i 2016 roku, spowodowały rozległe szkody w środkowych Włoszech. W związku z tym Elena Mercedes Pérez-Monserrat, badaczka z Wydziału Nauk Geologicznych Uniwersytetu Padewskiego, postanowiła ustalić, które materiały budowlane i style architektoniczne stosowane w starożytności w tym kraju miały większe szanse oprzeć się wstrząsom i dlaczego. „Zainteresowało mnie badanie pochodzenia gliny i procesów stosowanych do produkcji cegieł w starożytności, co obecnie może nam przybliżyć sposób efektywnego wykorzystania zrównoważonych surowców w produkcji cegieł”, wyjaśnia Pérez-Monserrat. Jej projekt, CLAYONRISK, realizowano dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie”. W ramach projektu zastanawiano się również nad tym, jak złagodzić wpływ zmian klimatu na starożytne zabytki oraz czego mogą nauczyć nas projekty architektoniczne realizowane od czasów Cesarstwa Rzymskiego po renesans, które zmniejszały wpływ trzęsień ziemi na budynki. „Przeanalizowałam starożytne budynki z cegły w Padwie z punktu widzenia konstrukcyjnego, aby ustalić, które elementy zapewniły im taką trwałość na przestrzeni czasu”. Jak zauważa Pérez-Monserrat, w część wielu z nich wchodzą wysokie i smukłe wieże, a minione czasy wystawiły na próbę umiejętności starożytnych murarzy. „Miasto doświadczyło poważnych zniszczeń w wyniku pożarów – najbardziej niszczycielskie miały miejsce w latach 899 i 1174 – oraz trzęsień ziemi, z których najsilniejsze nawiedziły miasto w latach 1004 i 1117. Padwę dotknęło również niedawne trzęsienie ziemi, które w 2012 roku wstrząsnęło pobliską Ferrarą”, mówi.
Ocena starożytnych technologii
W ramach projektu CLAYONRISK wykorzystano metodologie analityczne, które stosuje się również do badania ceramicznych artefaktów archeologicznych. Takie artefakty i starożytne, wypalane cegły produkowano przy użyciu podobnych technologii. Do analizy składu i tekstury Pérez-Monserrat wykorzystała głównie fluorescencję rentgenowską, metodę szeroko stosowaną w analizie chemicznej materiałów budowlanych, dyfrakcję rentgenowską na materiale proszkowym, optyczną mikroskopię polaryzacyjną szeroko stosowaną w mineralogii optycznej oraz skaningową mikroskopię elektronową z emisją polową w połączeniu z techniką spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii stosowaną do mikroanalizy chemicznej. Ponieważ głównymi czynnikami odpowiadającymi za niszczenie wypalanych cegieł są woda, temperatura, sole i mróz, ocenie poddano odporność cegieł na cykle naprzemiennego nawilżania i suszenia, krystalizację soli i działanie mrozu, wykorzystując testy sztucznego starzenia materiału. „W ramach tych testów w stosunkowo krótkim czasie cegły poddawano działaniu czynnika o odpowiedniej intensywności. Obliczono porowatość i czas schnięcia cegieł. Przeanalizowaliśmy również wpływ impulsów ściskających na strukturę cegieł”, wyjaśnia Pérez-Monserrat. Cegły charakteryzują się dobrymi właściwościami fizycznymi i trwałością, do czego przyczyniają się głównie fazy mineralne o dużej gęstości powstałe podczas wypalania oraz wtórny kalcyt, który wytrącał się w bryle ceramicznej po wypaleniu. Jak stwierdzono w pracy opublikowanej w czasopiśmie „Minerals”, której współautorką jest Pérez-Monserrat, różne kolory również przekazują nam pewne informacje.
Wybory architektoniczne
W ramach projektu określono, jakie elementy architektoniczne stosowano w celu zmniejszenia wpływu trzęsień ziemi na budynek, poprawiając tym samym jego odporność. „Zwróciliśmy uwagę na okazałe plinty powstałe z potężnych ciosanych fragmentów trachitu, skały wulkanicznej wydobytej z pobliskich etruskich wzgórz, a także masywne ściany, których grubość zmniejsza się wraz z wysokością, z odpowiednim przejściem z kamienia na cegłę”, mówi Pérez-Monserrat. „Niewątpliwie interesującą obserwacją jest fakt opasania wież metalowymi obręczami na różnych wysokościach lub wewnętrznego łączenia wież przy użyciu metalowych klamer, wychodzących na elewacje w postaci metalowych dekoracji”.
Lekcje z przeszłości jako odpowiedź na dzisiejsze wyzwania
Proces produkcji, w wyniku którego powstały tak wytrzymałe cegły, może dostarczyć pomysłów na potrzeby współczesnego przemysłu ceramicznego, np. względnie stała wilgotność cegieł w stosunku do otaczającej atmosfery. Jak sądzi Pérez-Monserrat, taka równowaga wydaje się chronić cegły. Projekt podkreśla znaczenie myślenia o starożytnych cegłach jako o systemach będących częścią całej konstrukcji, która nieustannie oddziałuje z otaczającym ją środowiskiem. „Przeszłość może nas więc nauczyć, jak lepiej chronić starożytne zabytki i zwiększyć odporność nowo powstających budynków na wpływy atmosferyczne i aktywność sejsmiczną”, dodaje Pérez-Monserrat.
Słowa kluczowe
CLAYONRISK, trzęsienie ziemi, starożytność, cegły, Cesarstwo Rzymskie, Padwa, wilgotność, odporność
