Παγκοσμίως πρωτοποριακή η αρχαία Ελληνική τεχνολογία υλικών κατασκευών και οι εφαρμογές της στα τεχνικά έργα

Παρουσιάζουμε εδώ εκτεταμένα αποσπάσματα από την ομότιτλη, άγνωστη στο ευρύ κοινό και ιδιαιτέρως ενδιαφέρουσα εργασία του κυρίου Ευστάθιου Ευσταθιάδη (υπήρξε Χημικός Μηχανικός Ε.Μ.Π., απόφοιτος έτους 1945, τ. Επιμελητής Ε.Μ.Π., Επίτιμος Γενικός Διευθυντής Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε), η οποία δημοσιεύτηκε στα ‘Τεχνικά Χρονικά‘ Μαΐου-Ιουνίου 2004.

image002

“Η εξειδικευμένη «αρχαία ελληνική τεχνολογία υλικών κατασκευών» ξεκινά από τους αρχαίους Έλληνες μηχανικούς της αρχαϊκής και κλασσικής περιόδου, με την παγκοσμίως πρωτοποριακή παραγωγή ελληνικού δυαδικού υδραυλικού τσιμέντου και μπετόν και συνεχίζοντας την εξελικτική πορεία της ανά τους αιώνες, φθάνει κληρονομούμενη από γενεάς εις γενεά, στους Έλληνες μηχανικούς της Βυζαντινής περιόδου.

Αυτοί, όπως οι πρόγονοί τους συμβάλλουν υποδειγματικά, συνεισφέροντας νέες ανάλογες επινοήσεις στον τομέα αυτό, με την παραγωγή δυαδικού υδραυλικού κεραμοκονιάματος (κουρασάνι) και κεραμομπετόν για υποθερμαινόμενα δάπεδα (υπόκαυστα) κ.λπ.

Τα αξιόλογα αυτά πρωτότυπα θέματα που ανήκουν στην ιστορία της ελληνικής τεχνολογίας, υπήρξαν αντικείμενα εργαστηριακών και ερευνητικών μου τεχνολογιών κατά τη διάρκεια της μακρόχρονης ακαδημαϊκής και επαγγελματικής σταδιοδρομίας μου αμέσως μετά τη λήξη του Β΄ Παγκοσμίου πολέμου, όπως:

Ι. –Η άγνωστη, διεθνώς μέχρι το 1978, γενομένη αποκάλυψή μου, της μεθοδολογίας- Τεχνολογίας, που χρησιμοποιήθηκε από τους αρχαίους Έλληνες μηχανικούς της αρχαϊκής και κλασσικής αρχαιότητας για την παραγωγή «ελληνικού τσιμέντου» σε «δυαδική μορφή», παραγόμενο όμως με άλλη εντελώς διαφορετική τεχνολογία, προσαρμοσμένη στα τότε τεχνολογικά δεδομένα και τις τότε ανάγκες. Σήμερα, η τεχνολογία, αντιθέτως, χρησιμοποιεί βαριές ογκώδεις εγκαταστάσεις, μη αναγκαίες εκείνη την εποχή, προσαρμοσμένη στα διεθνή τεχνολογικά δεδομένα και στις σημερινές πολύ μεγάλες ποσοτικές κυρίως ανάγκες και ταχύτητες προωθήσεως για περαίωση των έργων.

Κοινό γνώρισμα ιδιοτήτων των δύο ως άνω τσιμέντων (αρχαίου ελληνικού δυαδικής μορφής και σημερινού με την ονομασία «τσιμέντο Πόρτλαντ») είναι ότι με την προσθήκη νερού σχηματίζουν και τα δύο τις ίδιες «υδραυλικές χημικές ενώσεις» δηλαδή τα «ένυδρα πυριτικά ασβέστια».

(…) Για την παραγωγή του δυαδικού τους τσιμέντου, οι Έλληνες τεχνικοί χρησιμοποιούσαν δύο επίσης πρώτες ύλες, τις οποίες υπέβαλαν προηγουμένως σε ενδεδειγμένη επεξεργασία και συγκεκριμένα:

1. Τη φυσική Θηραϊκή γη, η οποία εκτινασσόταν από το ηφαίστειό της και κάλυπτε, με την επενέργεια του ανέμου, ολόκληρη την επιφάνεια της νήσου Θήρας. Το υλικό αυτό ήταν ήδη ψημένο μέσα στα έγκατα της γης. Προερχόταν από φυσικά γαιώδη συστατικά, που είχαν ήδη υποστεί υψηλή θερμική κατεργασία, με σχηματισμό νέων «πυροχημικών ενώσεων» πριν εκτιναχθούν από τα βάθη του ηφαιστείου στον ελεύθερο αέρα. Η κοκκομετρική σύσταση της φυσικής αυτής ηφαιστειακής Θηραϊκής γης περιέχει, 20% κατά βάρος περίπου, ιδιαίτερα λεπτότατο συστατικό- που είναι και το σπουδαιότερο.- Το υπόλοιπο αποτελείται από κόκκους διαφόρων μεγεθών ελαφρόπετρας (κισσήρεως), αλλά και κόκκους διαφόρων μεγεθών πυκνών βαρέων ηφαιστειακών πετρωμάτων. Από προγενέστερες προφανώς τεχνικές εργασίες τους και από τη μακρά εμπειρία τους οι αρχαίοι ΄Ελληνες μηχανικοί είχαν επισημάνει ότι: το λεπτότατο αυτό φυσικό συστατικό της Θηραϊκής γης, όταν το αναμίγνυαν με ασβέστη, ο οποίος τους ήταν ήδη από παλαιότερα γνωστός, έδινε μετά την πήξη και σκλήρυνσή του μία μάζα η οποία παρουσίαζε καλύτερες ιδιότητες, φυσικές και μηχανικές (τριβής, σκληρότητας κ.λπ.) έναντι άλλων μιγμάτων που περιείχαν όλα τα είδη των συνυπαρχόντων κόκκων βαρέων πετρωμάτων και ελαφρόπετρας στη Θηραϊκή γη.

Έτσι, οδηγήθηκαν στην αναζήτηση μίας ενδεδειγμένης ευφυούς μεθοδολογίας διαχωρισμού του σπουδαιότατου λεπτότατου συστατικού της Θηραϊκής γης από τις υπόλοιπες συμπαρομαρτούσες κοκκώδεις ελαφρότερες ή και βαρύτερες ύλες, ακόμη και από υπολείμματα φυτικά. Τέλος, κατέληξαν να χρησιμοποιήσουν και εδώ μία γνωστή τους ήδη μεθοδολογία που εφάρμοζαν και στη μεταλλουργία για τον καθαρισμό της πρώτης ύλης (των μεταλλευμάτων), αλλά επίσης και για την παραγωγή των λεπτότατων γαιωδών φυσικών τους χρωστικών πρώτων υλών, ξεχωρίζοντάς τη με τη μέθοδο του υδαταιωρήματος από ακατέργαστες γαιώδεις ποικίλου μεγέθους κόκκων πρώτες ύλες, που τους ήταν απαραίτητες για τη βαφή και ζωγραφική των υπέροχων κεραμικών βάζων και αγγείων τους. Η υπέροχη αυτή μεθοδολογία του «υδαταιωρήματος» που εφάρμοζαν στην πράξη για τη λήψη του λεπτότατου συστατικού από τη χονδρόκοκκη Θηραϊκή γη ήταν η εξής:

1. Σε μεγάλα δοχεία ή σε κτιστές στο έδαφος δεξαμενές γεμάτες με θαλασσινό νερό προσέθεταν ποσότητα Θηραϊκής γης και την αναμίγνυαν έντονα, ώστε να προκύψει ένα αιώρημα με διαχωρισμένα όλα τα μεγέθη των κόκκων.

2. Απομάκρυναν τα επιπλέοντα στο νερό συστατικά, δηλαδή την ελαφρόπετρα και τα φυτικά υπολείμματα.

3. Ακολουθούσε αμέσως μετάγγιση του θολού αιωρήματος που περιείχε το λεπτότατο μόνο συστατικό της Θηραϊκής γης σε άλλα δοχεία, ή σε χαμηλότερα κειμένη δεξαμενή. Η μετάγγιση αυτή γινόταν χωρίς να παίρνουν το ανεπιθύμητο βαρύτερο κοκκώδες υλικό που είχε καθιζήσει στον πυθμένα του δοχείου ή της πρώτης υψηλότερα κειμένης δεξαμενής, το οποίο όμως το χρησιμοποιούσαν για άλλες τεχνικές τους εργασίες.

4. Άφηναν σε ηρεμία το θολό υδαταιώρημα επί 24/ωρο. Ακολουθούσε η προσεκτική μετάγγιση και απομάκρυνση μόνο του καθαρού πλέον θαλάσσιου ύδατος, μετά την καθίζηση που είχε μεσολαβήσει του πολύτιμου λεπτότατου συστατικού του αιωρήματος στον πυθμένα της δεξαμενής. Εν συνεχεία, το συνέλεγαν προς φύλαξη, για να χρησιμοποιηθεί ως έχει, ως ένα από τα δύο συστατικά του δυαδικού τσιμέντου τους. Το πολύτιμο αυτό «λεπτότατο συστατικό της Θηραϊκής γης» είναι πλούσιο σε «άμορφο πυριτικό οξύ», ή αλλιώς όπως λέγεται σε «δραστικό ή ενεργό πυριτικό οξύ». Αυτό σημαίνει ότι, όταν τούτο αναμιχθεί στο έργο με ένα άλλο και σε κατάλληλη αναλογία υλικό (ο γνωστός τους από παλαιότερες ακόμη εποχές « ασβέστης») και προστεθεί στο μίγμα το αναγκαίο νερό, τότε σχηματίζονται στη μάζα του δυαδικού αυτού μίγματος κατά τη διάρκεια της πήξης και της συνεχιζόμενης με το χρόνο σκλήρυνσής του, νέες σπουδαιότατες χημικές – υδραυλικές όπως ονομάζονται αλλιώς – ενώσεις «ένυδρου πυριτικού μονασβεστίου» CaO ∙SiO2∙2H2O. Είναι δε ακριβώς ίδιες σαν κι αυτές που σχηματίζονται με την προσθήκη νερού στο σημερινό από τις τσιμεντοβιομηχανίες παραγόμενο «τσιμέντο Πόρτλαντ».

Μερικές ακόμη επεξηγήσεις εδώ για το σπουδαιότατο αυτό πρώτο συστατικό του αρχαίου ελληνικού δυαδικού τσιμέντου είναι:

• Ότι το πρώτο αυτό συστατικό είναι ψημένο ήδη μέσα στο ηφαίστειο υλικό, όπου λόγω «πυροχημικών δράσεων» σχηματίστηκε από τα γαιώδη συστατικά του, με τη δράση υψηλών θερμοκρασιών το «ελεύθερο άμορφο πυριτικό ή αλλιώς καλούμενο δραστικό πυριτικό οξύ» και το οποίο επομένως δεν χρειάζεται κανένα δεύτερο ψήσιμο μέσα σε περιστρεφόμενες τεράστιες καμίνους των σημερινών ανά την υφήλιο τσιμεντοβιομηχανιών.

• Το λεπτότατο αυτό συστατικό που ελαμβάνετο με τη «μέθοδο του υδαταιωρήματος», ήταν τόσο λεπτό, ώστε ήταν περιττή η πρόσθετη άλεσή του, όπως συμβαίνει με τους σημερινούς δαπανηρότατους λόγω φθορών και μεγάλης ποσότητας απαιτούμενης ηλεκτρικής ενέργειας, για τη λειτουργία τους, «σφαιροφόρους μύλους» των τσιμεντοβιομηχανιών.

• Σε αντίθεση με το σημερινό τσιμέντο Πόρτλαντ, το οποίο κατά την αποθήκευσή του κ.λπ. πρέπει να προφυλάσσεται αεροστεγώς από τη δράση όχι μόνο του νερού, αλλά ακόμη και από την υγρασία του αέρος, διότι αλλιώς θα καταστραφεί πριν καν χρησιμοποιηθεί, το λεπτότατο συστατικό του αρχαίου ελληνικού τσιμέντου, δεν υφίσταται καμία απολύτως δυσμενή ποιοτική μεταβολή, ακόμη και αν κορεστεί με νερό και για αυτό το λόγο δεν χρειαζόταν κατά την αρχαία εκείνη εποχή καμία απολύτως στεγανή συσκευασία.

Όπως προαναφέραμε, το δεύτερο συστατικό του αρχαίου δυαδικού ελληνικού τσιμέντου ήταν ο γνωστός τους «ασβέστης» τον οποίο παρήγαγαν με πύρωση του « ασβεστόλιθου» σε απλό καμίνι και τον οποίο με προσεκτική, ολίγο κατ’ ολίγο με νερό διαβροχή, τον μετέτρεπαν στο έργο, λίγο πριν τη χρησιμοποίησή του, αυτόματα με τον τρόπο αυτό σε «σβησμένη κονιοποιημένη άσβεστο» χωρίς δηλαδή την ανάγκη άλεσής του με σφαιρόμυλους ή ακόμη με την προσθήκη λίγο περισσότερου νερού τον μετέτρεπαν σε πολτό άσβεστου, που και αυτός δεν χρειάζεται άλεση.

Με την ανάμιξη τώρα στο έργο των δύο χωριστών αυτών βασικών συστατικών του δυαδικού τσιμέντου τους και στην ενδεδειγμένη μεταξύ τους αναλογία, που ήταν απόρροια της εμπειρίας του μηχανικού, ή ακόμη απόρροια πειραματικών προ της εκτέλεσης του έργου προδοκιμών, παρήγαγαν επί τόπου το «δυαδικής μορφής ή συστάσεως τσιμέντο τους». Από το τσιμέντο αυτό, στη συνέχεια με προσθήκη και άμμου (φυσικής, θαλάσσης ή ποταμού) παρήγαγαν τσιμεντοκονίαμα, ή ακόμη με την προσθήκη επί πλέον και χαλίκων (θαλάσσης ή ποταμού) παρήγαγαν και μπετόν. Η «τεχνολογία του μπετόν» είχε φθάσει σε αξιοθαύμαστα υψηλά επίπεδα με την κατασκευή μεγάλου όγκου στεγανών δεξαμενών, όπως π.χ. αυτή της αρχαίας Καμείρου.

αρχείο λήψης

ΙΙ. Η αποκάλυψη:

α. Της ύπαρξης αρχαίου ελληνικού έργου από μπετόν και συγκεκριμένα μίας μεγάλης από μπετόν υδατοδεξαμενής στα ερείπια της αρχαίας πόλεως Κάμειρος στη νήσο Ρόδο και για την οποία δεν είχε αναφερθεί μέχρι το 1978- οπότε δημοσιεύτηκε η ερευνητική εργαστηριακή εργασία μου με τίτλο «ελληνικό μπετόν τριών χιλιετηρίδων»- ότι το υλικό κατασκευής της είναι ένα τεχνολογικά θαυμάσιο, υψηλής ποιότητας καλά μελετημένο στεγανό μπετόν, και

β. Της αξιοθαύμαστης, υψηλής στάθμης τεχνολογίας σκυροδέματος, την οποία είχαν αναπτύξει και προωθήσει οι αρχαίοι Έλληνες μηχανικοί, όταν κατασκεύαζαν στην αρχαία Κάμειρο τη στεγανή από μπετόν υδατοδεξαμενή τους, χωρητικότητας 600 κυβικών μέτρων και η οποία, αποτελεί μοναδικό μνημείο, σύμβολο της υψηλής στάθμης τεχνολογίας των υλικών κατά την αρχαία ελληνική περίοδο.

(…) ΙΙΙ. Η πραγματοποίηση εργαστηριακής ερευνητικής εργασίας μου που αφορά στο θαυμάσιο για την εποχή του βυζαντινό κεραμοκονίαμα και κεραμομπετόν, το «Κουρασάνι» δηλαδή των Βυζαντινών μηχανικών, την οποία είχα εκτελέσει στα εργαστήρια του Ε.Μ.Π. (κατά τα έτη 1946-1947-1948).

Μετά την ολοκλήρωση της εργαστηριακής αυτής έρευνας προχωρήσαμε με τη συνεργασία του αείμνηστου καθηγητή Περικλή Παρασκευόπουλου στην εφαρμογή της με την κατασκευή σε φυσική κλίμακα του «Υπόκαυστου» των Βυζαντινών μηχανικών, δηλαδή «υποθερμαινόμενου δαπέδου» σε δωμάτιο των τότε αποθηκών του Υπουργείου Ανοικοδομήσεως.

(…) Η εφαρμογή του κεραμοκονιάματος – κουρασάνι – είχε επεκταθεί κατά τη Βυζαντινή περίοδο και σε άλλες ακόμη δομικές εργασίες και ας ληφθεί υπόψη ότι αποτελούσε συγχρόνως «υδραυλικών ιδιοτήτων κονίαμα» όταν δεν υπήρχε ακόμη τότε το σχετικά πρόσφατα βιομηχανικό προϊόν – το τσιμέντο Πόρτλαντ. Για το λόγο αυτό το συναντά κανείς και σε κατασκευές επιχρισμάτων, κονιαμάτων δομήσεως τοιχοποιιών, ακόμη και στην κατασκευή φούρνων αρτοποιίας και ιδιαίτερα στην κατασκευή εσωτερικού δαπέδου του θερμαινόμενου θαλάμου των φούρνων αρτοποιίας κ.λπ. Πρέπει να σημειώσουμε ότι το κεραμοκονίαμα και το κεραμομπετόν είναι υδραυλικών ιδιοτήτων υλικά, τα οποία αποτελούνται από κεραμικής συστάσεως αδρανή (κεραμική σκόνη, κεραμική άμμο, κεραμικά σκύρα) τα οποία με την προσθήκη ασβέστου και της αναγκαίας ποσότητας νερού σχηματίζουν στη μάζα τους, κατά τη διάρκεια της πήξεως και σκληρύνσεως σημαντικές «υδραυλικές ενώσεις» από «ένυδρα πυριτικά μονασβέστια», δηλαδή ενώσεις σαν κι’ αυτές του τσιμέντου Πόρτλαντ, η δημιουργία δε τούτων οφείλεται στην ύπαρξη άμορφου-δραστικού- πυριτικού οξέος που ενυπάρχει στα κεραμικής συστάσεως αδρανή και της χημικής δράσεως επ’ αυτού της ασβέστου που προσθέτουμε για να παραχθεί το κονίαμα.

(…) Η ύπαρξη του άμορφου πυριτικού οξέος στη μάζα της κεραμοκόνεως, οφείλεται στην «πυροχημική δράση» που λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της «οπτήσεως» (ψησίματος) των κεραμουργικών προϊόντων (τούβλα, κεραμίδια), όταν ψήνονται μέσα στην κάμινο, οπότε στη θερμοκρασία περίπου των 400 οC διασπάται από το σύνθετο μόριο της αργίλου – που είναι η πρώτη ύλη των κεραμουργικών προϊόντων – ένα ελεύθερο μόριο πυριτικού οξέος, το οποίο όμως ευρίσκεται σε «άμορφο κατάσταση».

αρχείο λήψης (1)

(…) Θα σημειώσουμε ακόμη εδώ ότι το κεραμοκονίαμα και το κεραμομπετόν, όπως επίσης και τα αυτούσια κεραμουργικά προϊόντα (τούβλα, κεραμίδια) έχουν πρόσθετα και μία άλλη ακόμη ιδιότητα και συγκεκριμένα ικανοποιητική «θερμοχωρητικότητα», πράγμα το οποίο σημαίνει ότι, όταν θερμαίνονται αποταμιεύουν στη μάζα τους θερμότητα, την οποία αποδίδουν στην ατμόσφαιρα, όταν παύσει η λειτουργία της θερμαντικής πηγής.
Την ιδιότητα αυτή την εκμεταλλεύτηκαν ευφυώς οι Βυζαντινοί μηχανικοί, με την κατασκευή των υπερθερμαινόμενων δαπέδων τους, που λειτουργούσαν τότε σαν τους θερμικούς ηλεκτρικούς θερμοσυσσωρευτές των τελευταίων δεκαετιών.

Από τα προεκτεθέντα αναδεικνύεται η πρωτοποριακή σε παγκόσμια κλίμακα ανάπτυξη της εξειδικευμένης «τεχνολογίας των υλικών» για την κατασκευή έργων από τα βάθη ήδη των χιλιετιών στην αρχαία Ελλάδα.”

Έρευνα-Αποδελτίωση: Φιλάρετος Ομηρίδης

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

Blog at WordPress.com.

Up ↑

%d bloggers like this: