Геополимерный бетон

Искусственная пирамида Давидовица

 

Тезис об использовании бетона при строительстве египетских пирамид выдвигается по меньшей мере с 1979 года, со времени Второго Международного конгресса египтологов в Гренобле, французским химиком профессором Джозефом Давидовицем. Впрочем, свою первую книгу “Как бог Хнум опекал Хеопса, строителя пирамиды” на эту тему он опубликовал уже в 1978 г. Одновременно он начал утверждать, что также и некоторые древнеегипетские вазы были изготовлены не из природного камня, а произведены методом “каменного литья”. С 1979 г. и до сегодняшнего дня он – директор Института геополимеров в Сент-Квентине, Франция.

Египтологи считают, что гигантская пирамида “Хеопса” была построена в период т.н. “четвертой” династии (из аккуратных больших точно пригнанных блоков), а уже следующая династия строила небольшие пирамиды. Некоторые из них – это примитивнейшие пирамиды из грубо вырубленных в каменоломнях блоков нерегулярного размера, которые никак не соединялись друг с другом и не пригонялись один к другому. Этот стиль строительства можно назвать примитивно-мегалитическим. Никаких объяснений для такого вопиющего регресса в строительной технологии египтологи не имеют.

Еще один хронологический парадокс: египтяне Древнего Царства, в распоряжении которых были только примитивные, в основном каменные, орудия труда, строили пирамиды якобы из сравнительно твердого известняка, а в период Среднего Царства, когда уже широко применялись бронзовые инструменты, основным строительным материалом стал сравнительно мягкий песчаник.

Дж. Давидовиц отстаивает мнение, что некоторые египетские пирамиды и отдельные храмы были построены из одной из разновидностей т.н. природного или геополимерного бетона. В качестве природного бетона можно рассматривать различные окаменевшие отложения, например, типа известняка или песчаника. Так из потоков грязи вулканического или иного происхождения в результате высыхания и схватывания тоже возникает природный бетон. Всякий раз, когда в результате перемешивания песчаных и других минеральных наносов с органическими компонентами (морская органика, продукты жизнедеятельности микробов и т.п.) возникали слои окаменения, мы на самом деле имели дело с природным бетонированием с органическими добавками. В случае египетских пирамид речь идет о повторении человеком этих природных процессов с небольшими изменениями: за счет органических добавок к растворенным в воде природным минеральным материалам получается природный бетон с хорошими свойствами.

При этом Давидовиц ссылается не только на результаты собственных химических анализов, но также и на несколько древних текстов, согласно которым фараон Джосер получил указание от некого божественного существа размолоть глыбы горных пород из ближних окрестностей и перемешать их для производства стройматериалов.

Давидовиц и его американские сотрудники выяснили, что похожая техника находила применение также и в древних южноамериканских культурах: при изготовлении ваз, скульптур и в строительной деятельности (см. также статью “Размягчение камней”)

Ученый представил свою гипотезу в начале 80-х годов XX в. Он выступил с несколькими докладами на египтологических конгрессах и опубликовал более десятка статей по этой теме.

В самом начале своих исследований Давидовиц в результате анализов, которые он провел над образцами материалов из трех пирамид и из двух каменоломен (Тура и Мохатан), впервые пришел к выводу, что при строительстве этих пирамид, по-видимому, применялся бетон. В образцах материала из блоков пирамиды Хеопса Давидовиц нашел, к примеру, следы цеолитов. Эти вещества в известняке естественного происхождения не встречаются. Само название это происходит от греческих слов “киплю” и “камень”. Цеолиты возникают в основном в конечной стадии гидротермального процесса при высоких температурах (до 600°С и выше) и давлениях до нескольких тысяч атмосфер. Они как правило встречаются в вулканогенных толщах, в которых заполняют пустоты и образуют цемент туфов, т.е. выступают в роли связующих веществ. Наилучшие связывающие (цементные) качества проявляют цеолиты, которые возникли при не очень высоких, но все же повышенных температурах порядка 250-300 градусов Цельсия.

В результате размыва пород вулканического происхождения цеолиты попадают в реки и откладываются в речном иле. Содержатся они в большом количестве и в нильском иле. Количественные исследования проб материала из пирамиды Хеопса показали, что доля цеолитов и других как выражается Давидовиц “связывающих полимерных средств” в них составляет около 13% . Вяжущие средства состояли согласно анализам из карбоната натрия (соды), а также различных фосфатов (возникших из костей и гуано) и силиката алюминия, которые в Египте встречаются только в нильском иле.

Анализы показали также, что и физические параметры (плотность, пористость, влажность) образцов сильно отличались от параметров обычного известняка. Кстати ближайшие месторождения известняка находятся в ста и более километрах выше по течению Нила и на Синайском полуострове. Транспортировка миллионов блоков весом в несколько тонн всегда представляла слабое звено в мысленных построениях египтологов. Микроскопические исследования материала из каменоломен выявили наличие кальциевых структур с четкими кристаллическими решетками при постоянной плотности и, одновременно, известковые фрагменты раковин. Напротив, стройматериалы пирамиды Хеопса содержали наряду с фрагментами раковин примеси извести, соды и веществ органического происхождения. В них наблюдались колебания плотности и даже включения пузырьков воздуха. Объяснение Давидовица для этих различий таково: размягченные в воде каменные материалы ракушечника из расположенных вблизи вади смешивались с нильским илом и связывающими средствами (сода, известь, органические добавки), необходимыми для возникновения геополимерного бетона, и затем эта масса затвердевала.

Большая часть природного известняка (более 90%) образуется из известкового ила. Это не что иное, как заготовка для природного геополимерного карбонатного бетона. В иле содержатся мелкодисперсные частицы карбонатов, осколки раковин и кораллов, а также вода и полимеры – органические соединения. Следовательно, собственно известняк и есть природный геополимерный карбонатный бетон.

Искусственный геополимерный бетон пирамид сделан из измельченного известняка. Раз это так, то отличить его от природного геополимерного бетона по структурным и текстурным особенностям затруднительно.

Современное палеонтологическое определение возраста карбонатных пород основано, главным образом, на канадонтах. Радиолярии и мшанки играют второстепенную роль. Канадонт – часть ротового аппарата животного, предположительно типа устрицы. Он имеет два замечательных свойства.
1. Канадонты отдельных стратиграфических подразделений имеют характерные особенности, общие для всех регионов Земли. По этим характерных особенностям и определяют стратиграфический возраст карбонатов.
2. Канадонты в “живом” состоянии обогащены фосфором. Это обуславливает то, что после смерти животного они превращаются не в карбонат, а в кремний. Поэтому, для выделения всех конодонтов из палеонтологически датируемого образца карбонатной горной породы достаточно поместить ее в кислоту. Карбонаты растворятся, а канадонты выпадут в осадок.

Способ идентификации искусственного бетона пирамид заключается в следующем. Берем образец искусственного или природного карбонатного бетона и растворяем его в кислоте. Смотрим на выпавших в осадок канадонтов. Если они целые – значит, образец является природным карбрнатным бетоном. Если канадонты раздроблены – значит, образец является искусственным карбонатным бетоном, сделанным из измельченного природного карбонатного бетона. Предельно просто. Документ, подтверждающий и иллюстрирующий заключение экспертов – фотография.

Для классический идентификации нужно иметь два образца. Одни образец из пирамиды и один образец из карьера, в котором получали материал для строительства пирамид.

Кроме того, литье блоков из бетона объяснило бы плотную стыковку блоков. Надо при этом сказать, что отдельные внешние блоки, по крайней мере, видимые снаружи, вовсе не так уж плотно примыкают друг к другу, как блоки внутренних проходов и помещений. Внешние блоки пирамид подвержены разрушительному воздействию сил природы и “цивилизационных” сил. В отличие от блоков внутри пирамиды, внешние блоки сильно нагреваются в летние дни и сильно охлаждаются ночью. Сильные ветры уносят отломанные кусочки. Возникающие трещины используют туристы, чтобы раздобыть образцы камней пирамид как сувениры.

Миллиметровый зазор или слой строительного раствора (в действительности гипсовый слой) между блоками бетона служил отделению последних друг от друга. Если бы вся пирамида была вылита как монолит, термически обусловленные напряжения в теле пирамиды нельзя было бы нейтрализовать. А разделенные таким образом блоки могут взаимно передвигаться, что позволяет избегать трещин внутри блоков. При этом известковый слой сжимается, но блоки остаются целыми. В отдельных случаях зазор не содержит гипсового слоя, а возник просто потому, что на боковой на поверхности уже залитого блока строители оставляли при литье следующего блока плетеные растительные циновки (например, изготовленные из папируса), которыми оберегали деревянную или иную опалубку от ее схватывания бетоном. Со временем микробы уничтожили эти циновки и между соседними блоками остался миллиметровый зазор. Той же цели служат и слои песка, обнаруженные под блоками: они позволяли защищать один слой от термических напряжений, возникших в соседнем слое блоков. Не исключено, что и слой песка тоже устилался циновками для того, чтобы между блоками двух слоев оставался зазор. Построение пирамид из не сцементированных друг с другом блоков позволяло также снимать гигантские гравитационные напряжения, которые иначе могли бы привести к дроблению блоков и постепенному разрушению пирамиды.

Рассмотрим более подробно используемые Давидовицем дополнительные аргументы в пользу его геополимерной теории о бетоне:

1. Практически все пирамиды расположены вдоль Нила. Предположение о том, что такое расположение диктовалось необходимостью транспортировки строительных материалов водным путем не оправдывается (в лучшем случае это могло быть одним из побудительных мотивов): многие каменоломни располагались далеко от Нила. Согласно книге Марка Ленера “Тайна пирамид” некоторые каменоломни располагались ниже по течению Нила, другие же в пустыне или в горах около Красного моря. Кроме того, не все пирамиды построены из камня: многие сделаны из высушенных на солнце в тени (чтобы не трескались) кирпичей и глиняных блоков. В то же время для производства геополимерного бетона нужны были большие количества воды и существенные количества нильского ила. В составе бетонного “теста” вода составляла более трети всего объема. Кстати наличие в блоках пирамид больших количеств воды подтверждают и сейсмографические исследования внутри некоторых больших пирамид. Точная дозировка воды при замешивании бетона практически невозможна и не вступившая в физико-химические реакции вода выходит как правило из бетона постепенно. Из-за массивности тела пирамиды этот процесс выхода на поверхность и испарения не связанной минералами воды затянулся в египетских пирамидах.

2. Размер блоков известняка определялся, согласно Ленеру, толщиной слоев известняка в каменоломнях. Со слоистой природой залежей известняка связан целый ряд проблем, не рассматриваемых серьезно египтологами. Например, как должны были архитекторы планировать высоту очередного слоя блоков в пирамиде, если высота слоев в каменоломне еще не была известна (она проясняется постепенно в ходе добычи камня) или не была постоянной (слои не всегда расположены параллельно друг к другу). Кроме того, слои известняка часто состоят из плит, что еще больше затрудняет любое планирование размеров больших блоков при их массовом производстве. Слоистость была также причиной тому, что при производстве больших блоков от половины до 70% каменного материала шла в брак. Конечно, из непригодных для производства больших блоков известняка можно производить бутовый камень для гражданских построек и даже для пирамид. Однако последнее приложение колотого на сравнительно небольшие куски известняка мы видим в “пятой” династии, причем малый объем пирамид этого времени не решает проблему гор отходов при производстве блоков для больших пирамид “четвертой” династии: суммарный объем больших пирамид “четвертой” династии превосходит в десяток раз объем всех остальных пирамид “Старого Царства” вместе взятых.

3. Геополимерная теория бетонирования и каменного литья объясняет не только то, как строились пирамиды и как делались необходимые для этого крупные блоки, но и технологию изготовления каменных ваз, амфор, статуй, саркофагов и обелисков, игравших важную роль в египетской культуре. Материал некоторых из этих изделий – весьма твердые породы камней типа гранита или еще более твердого диорита. Тонкостенные каменные вазы с узким горлышком, которые находят в больших количествах при раскопках в Египте, в основном в могилах (они служили в качестве урн для праха и для жертвенных целей), не могут быть и сегодня еще изготовлены без помощи алмазов и современных станков точной механики или же лазера. Никаких следов инструментальной обработки внутри каменных ваз обнаружить не удалось. Идущие в глубь камня иероглифы, которыми украшены египетские обелиски из твердых пород камня, не могли быть вырезаны в твердом камне каменными или бронзовыми инструментами. К тому же на стенках внутри этих изображений нет следов соответствующей обработки. Зато они с минимальными затратами труда могли выдавливаться в еще не застывшей каменно-бетонной массе каменными, костяными или деревянными шаблонами.

Геополимерный бетон требует прогрева (до 150°С) для просушки. Однако получаемый при этом материал является именно бетоном (пусть и несколько улучшенного качества), который можно сделать похожим на известняк (при использовании соответствующих компонентов исходной смеси), но никак не на твердые породы камня (гранит, диорит, базальт и т.п.). Кроме того, для получения качеств, приближающихся к естественному камню, требуются специфические связующие, которые при обычном анализе обнаружить проблем не составляет. Но даже имитацию твердых минералов получить таким образом нельзя. Для получения материалов, похожих на гранит, диорит, кварцит и базальт, необходим гораздо более существенный нагрев – доведение смеси до расплавленного состояния. А это уже метод каменного литья, который требует температур порядка 1500°С. По сути, речь идет о воспроизведении условий, близких к расплавленной магме. Сам Давидовиц нигде даже не упоминает, что его Институту Геополимеров удалось получить хоть что-то похожее на твердые породы камня; на известняк – да, на гранит, диорит, базальт, кварцит – нет.

Интересно, что эта часть теории Давидовица при первых его контактах с египтологами в 1979 г. не вызвала возражения последних: не разбираясь ни в химии, ни в технологии, египтологи знали, что у египтян была сильно развита алхимия и смогли допустить, что для них было возможно размягчать камни и лепить из них вазы и т.п. Давидовиц рассказывает, например, о каменной вазе прекрасной выделки из, как он считает, искусственного камня. Низкая ваза имеет вид широкой пятиугольной низкой чаши, по краям которой расположены пять загнутых вовнутрь тонкостенных лепестков. Она изготовлена из весьма твердого и потому плохо поддающегося шлифовке (примитивными инструментами!) анортозитического гнейса. Этот камень имеет к тому же вкрапления с ярко выраженной кристаллической структурой и поэтому при попытке ударной обработки колется. Названная ваза была выставлена в 1999 г. в Париже на выставке “Египетское искусство во эпоху пирамид”. Камень этот, прозванный египтологами камнем фараона Хефрена, считается – как утверждает Давидовиц – одним из самых твердых на земле. Давидовиц считает эту вазу еще одним убедительным доказательством тому, что “древние” египтяне владели техникой каменного литья.

4. Исходя из традиционных представлений об изготовлении каменных блоков пирамид при помощи примитивных каменных инструментов египтологи формулируют принцип, согласно которому было легче изготавливать большие блоки, чем много маленьких того же суммарного объема. Действительно, общая внешняя поверхность в случае маленьких блоков сильно увеличивается. Для куба с ребром в один метр внешняя поверхность равна шести кв. метрам. Если же разрезать его на 1000 кубов с ребром в 10 см, то общая поверхность всех кубиков будет в 10 раз больше. Согласно этому постулату первые пирамиды должны были изготавливаться из огромных блоков, а со временем их размер должен был бы уменьшаться по мере совершенствования орудий труда камнетесов. На самом деле пирамиды, относимые к первой династии, сложены из небольших камней. Так пирамида Джосера (якобы около 2670 до н.э.) состоит из вполне подъемных камней высотой около 10 см и весом в несколько десятков килограмм. Сравнительно небольшого размера и кирпичи из высушенной глины или известняковые блоки, из которых сложены пирамиды, приписываемые второй и третьей династиям. Зато в знаменитых пирамидах, приписываемых четвертой династии, блоки имеют вес от двух до 20 тонн. Наконец, в пирамидах “пятой” династии отдельные блоки весят 30-40 тонн. Иными словами, этот археологический постулат находится в противоречии с традиционной датировкой пирамид.

Однако Великая пирамида весит 6-7 миллионов тонн. При строительстве в течение 20 лет по методу Давидовица нужно ежедневно размалывать в порошок почти тысячу тонн известняка. Производительность современного горнорудного комбината! И это – примитивными инструментами типа каменной кирки, долота и кувалды! А далее – замешивать, поднимать, разливать в формы (которые тоже надо готовить). Так в чем состоит облегчение работ? Даже снимая проблему подъема громадных блоков на высоту (и то не полностью, так как вопрос с гранитными блоками так и не решен) теория геополимерных блоков известняка задает другую проблему – производство посредством ручного труда неимоверного количества исходных материалов для изготовления геополимеров. И еще спорный вопрос: какую из проблем разрешить труднее.

Сакуйи Йошимура из университета Васеда в Токио, приехавший по приглашению в Гизу, провел дополнительное сканирование тела пирамиды аппаратурой, действующей направленными электромагнитными импульсами, которые вырисовывали на экране контур предметов, скрытых несколькими метрами толщи. Разрешающая способность аппаратуры позволяла зафиксировать лишь сам факт наличия в открытых нишах инородных тел. Были более четко определены масштабы и формы пустот.

Результаты проведенных работ позволили предположить, что пирамида Хеопса пуста как минимум на 15, а то и на 20%. Все, обнаруженные до этого момента, помещения, ходы, галереи не составляют и одного процента от общего объема пирамиды…

5. Транспортировка тяжелых блоков из каменоломен к Нилу и от Нила к строительной площадке пирамиды остается одним из основных препятствий к достойному доверия описанию строительной технологии для пирамид. Современная египтология исходит из рисунка на могиле фараона Джехутихотепа, изображающего транспортировку огромной статуи на санях из массивных бревен, которые тащат сотни человек на канатах. Но одно дело перевезти один раз статую, а другое – организовать массовую перевозку каменных блоков, число которых исчисляется миллионами. Египтологи считают, что соответствующие дороги мостили кирпичами из высушенной глины и потом поливали их водой для улучшения скольжения саней. Однако при такой технике дорога будет каждый раз разрушаться полозьями, а ее полотно превращаться в полосу грязи. Практически после каждого перевезенного блока нужно будет ремонтировать дорогу на всем ее протяжении, которое могло измеряться десятками и даже сотней километров. Геополимерная бетонная технология позволяет избежать этих непреодолимых в рамках традиции трудностей. Реально существовавшие рампы использовались для перевозки или переноски гораздо меньших камней и на небольшие расстояния, например, когда не слишком крупный каменный материал из некой старой пирамиды использовали для строительства новой.

6. Придание каменным блокам нужной формы при наличии только каменных орудий труда или даже при наличии примитивных бронзовых инструментов является практически невозможным. В пирамиде Хеопса блоки прилегают так плотно друг к другу, что даже современные камнетесы со стальными орудиями труда не в состоянии добиться столь же впечатлительного результата. Археологи считают, что для достижения идеально ровной поверхности египтяне нагревали поверхность камня, а потом поливали ее водой, так что слои камня трескались и откалывались. Для отделения блока от скального массива, кроме того, якобы использовались деревянные клинья, которые заливались водой и, набухая, откалывали блоки от скалы. Реально получить таким образом очень ровную поверхность крайне трудно. Давидовиц приводит фотографию блока из натурального гранита в пирамиде Хеопса, у которого одна из поверхностей относительно ровная, зато все остальные весьма грубо обработаны. Только технология литья блоков из геополимерного бетона могла позволить так плотно подгонять блоки друг к другу, что между ними практически не оставалось зазора, причем в этом случае достижение плотной пригонки осуществляется без особого усилия, чуть ли не автоматически.

7. Наиболее доказательными являются однако даже не те ровные швы на стыке двух блоков с ровными поверхностями. Как показывают фотографии из книг Давидовица, порой встречаются стыки двух соседних блоков, которые имеют форму волнистой линии весьма нерегулярного свойства. Как можно было изготовить в каменоломне второй блок, грань которого в точности повторяла бы все выступы и впадины неровной поверхности первого блока? И совсем уж явно на использование техники бетонирования указывают большие блоки, в которых со временем образовались пустоты, которые и были “запломбированы”. Эти заплатки имеют опять же столь неровные края, что никакое изготовление блока из натурального камня для заполнения им образовавшейся пустоты не может даже рассматриваться.

8. Неразрешимой загадкой для египтологов является прекращение строительства больших пирамид. После приписываемой Хуфу пирамиды объемом около 2,6 млн. м? и приписываемой его сыну второй большой пирамиды в Гизе объемом около 2,3 млн. м?, третья пирамида в Гизе (якобы фараона Менкаура), построенная из таких же больших блоков, как и две названные большие пирамиды, имела объем, составивший около 7% объема пирамиды Хуфу. Согласно традиционной хронологии, суммарный объем сооружавшихся в Египте пирамид сравнительно быстро достиг своего максимума при “четвертой” династии, и затем “пятая” и “шестая” династии сооружали пирамиды лишь в 20-30 раз меньшего объема. Если бы пирамиды строились из добытых в каменоломнях блоков, никакого объяснения этому явлению не было бы: по мере истощения одного месторождения известняка, можно было наладить добычу в других. В крайнем случае, строители передвигали бы строительные площадки в другие места, более близкие к другим залежам природного камня. О передвижении мест сооружения пирамид вдоль Нила мы прекрасно осведомлены. Однако в случае применения технологии бетонирования объяснение обвальному уменьшению объемом пирамид легко найти: истощение месторождений цементирующих добавок. В качестве таковых использовались негашеная известь и сода (она же натр или углекислый натрий). Немецкий геохимик Д. Д. Клетт, проводивший подробные исследования залежей полезных ископаемых и древних построек в Египте в конце 80-х – начале 90-х годов ХХ в., пришел к выводу, что запасы негашеной извести были истощены в конце “пятой” династии, так что в Египте в это время практически исчез строительный раствор, содержащий известь. Дело в том, что сода встречается в Египте в виде минеральных отложений, а известью Египет крайне беден и для добычи оной использовалась зола из печей, в которых египтяне пекли хлеб. По всей стране проводился ее сбор с целью доставки к строительным площадкам пирамид и в образцах из блоков пирамид 3-5 династий (но не 6-й династии) найдены не только сода, но и негашеная известь. А без извести прочных бетонных блоков большого размера производить не удавалось. Природные запасы необожженной извести в Египте ничтожно малы, а использование обожженной, как считают, началось лишь в эпоху Птолемеев. Клетт считает, что исчезновение извести было связано с длительным голодом в Египте, очевидно, в результате засухи или неурожаев, вызванных экологической катастрофой из-за интенсивной эксплуатации полей и сжигания соломы. Не исключено, что именно строительство пирамид привело к экологической катастрофе и голоду в Египте, ибо необходимые полям в качестве удобрений солома и зола использовались для получения извести.

В 2001 г. во Франции была напечатана и произвела фурор книга Жоэля Берто, посвященная использованию бетона при строительстве пирамид, в которой имя Давидовица упоминается лишь вскользь. Однако автор приходит к выводам, практически повторяющим выводы предшественника.

История возникновения этой книги такова. Несколько химиков из университета Монпелье во Франции заинтересовавшись теорией Давидовица, решили ее проверить независимо от него. Они обратились в египетское управление делами древности, ответственное за археологические раскопки в Египте и попросили прислать им образцы пород из египетских каменоломен и из блоков, из которых построены пирамиды. Однако египетские чиновники от науки вежливо отказали французам в их просьбе. Образцы из каменоломен химикам все же удалось достать, а в поисках образцов стройматериалов пирамид им пришла в голову идея, поискать такие образцы во французских музеях. И им повезло. Оказалось, что в историческом музее в городе Руане с середины XIX в. хранится большая коллекция таких образцов, собранных в свое время бывшим директором этого музея. Из уважения к его памяти ящики с камнями из Египта не выбрасывали, но. Поскольку они не производят особого впечатления, лежа на витрине музея, хранили в запасниках.

Исследуя эти образцы, ученые поняли, что одних химических знаний им недостаточно. Они стали искать специалиста по камням и бетону и нашли его в лице архитектора и специалиста по стройматериалам Жоэля Берто. Он исследовал образцы из музея, сравнил их с образцами натуральных камней и пришел к убеждению, что образцы из пирамид не являются таковыми природного камня, а подвергались обработке и повторному окаменению под воздействием органических связующих веществ.

Если пирамида Хуфу построена из искусственных бетонных блоков, то что можно сказать об остальных пирамидах “четвертой” династии в Гизе и Дахшуре? Проблема твердых каменных пород (гранит, диорит, базальт и др.) до сих пор не решена в рамках теории “геополимеризации”. Вопросов по-прежнему больше, чем ответов. В любом случае необходима независимая экспертиза, состав участников которой должен состоять как из сторонников, так и из противников геополимерной теории.

 

-