Προστασία και ανάδειξη του Πεισιστράτειου τείχους μεταξύ των θέσεων Θ4 και Η25 – Μέρος Β: σχεδιασμός υλικών για την συμπλήρωση τμήματος ωμοπλινθοδομής στο Πεισιστράτειο τείχος της Ελευσίνας

H νέα ωμοπλινθοδομή για τη συμπλήρωσή του Πεισιστράτειου τείχους προϋποθέτει τον σχεδιασμό και την παραγωγή δομικών μονάδων (ωμοπλίνθων) με βάση εδαφικό υλικό, καθώς και τον σχεδιασμό κονιάματος δόμησης. Η έντεχνη οικοδόμηση επαρκεί για την εξασφάλιση ασφαλούς δομικής συμπεριφοράς, δεδομένης της φύσης του φορέα (ογκώδης κατασκευή μικρού σχετικά ύψους) και της συνακόλουθης απλής στατικής του λειτουργίας. Η έρευνα που έγινε στο πλαίσιο της Πράξης εστιάστηκε, επομένως,  

α) στην εξεύρεση κατάλληλων πρώτων υλών

β) στην επεξεργασία τους για την παραγωγή ωμοπλίνθων και κονιάματος

γ) στον έλεγχο ποιότητας των τελικών προϊόντων

Η ιδιαιτερότητα του εγχειρήματος συνίσταται στο ότι, ούτε οι πρώτες ύλες, ούτε οι διεργασίες παραγωγής, αλλά ούτε και οι απαιτήσεις ως προς τα τελικά προϊόντα, είχαν κάποιο κανονιστικό πρότυπο, ή έστω συστάσεις, για να βασιστούν. Ομοίως, η βιβλιογραφία που αφορά σε επισκευές, ενισχύσεις ή συμπληρώσεις ιστορικών ωμοπλινθοδομών είναι περιορισμένη και συνήθως δεν αναφέρει τεχνικά δεδομένα. Όλα αυτά έπρεπε να διαμορφωθούν εξ ολοκλήρου μέσα στο πλαίσιο (και τα στενά χρονικά περιθώρια) του έργου με βάση τα στοιχεία που θα προέκυπταν από την μελέτη του μνημείου, τη βιβλιογραφική έρευνα, τις δυνατότητες και τις ανάγκες της υλοποίησης.

Η βιβλιογραφική διερεύνηση που έλαβε χώρα στην αρχή της μελέτης κατέληξε στα ακόλουθα συμπεράσματα:

1. Οι αναλυτικές τεχνικές που αναφέρονται στη βιβλιογραφία επιτρέπουν τον χαρακτηρισμό των υλικών και, εν μέρει, της μικροδομής των ωμοπλίνθων, αλλά δεν απαντούν σε ζητήματα που άπτονται της διαδικασίας με την οποία παρήχθησαν.
2. Οι εφαρμογές σε άλλα μνημεία και αρχαιολογικούς χώρους , κυρίως της Μ. Ανατολής και ανατολικής Μεσογείου, στηρίζονται στην αναπαραγωγή παραδοσιακών, ακόμα όμως ζωντανών, τεχνικών για την παραγωγή νέων ωμοπλίνθων, οι οποίες δεν είναι πλέον διαθέσιμες στην Ελλάδα.
3. Δεν εντοπίστηκε ορισμός της έννοιας της συμβατότητας μεταξύ αρχαίων και νέων ωμοπλίνθων και, κατ΄ επέκταση, ωμοπλινθοδομών και συνεπώς υπήρχε ανάγκη καθορισμού της.

Η συμβατότητα καθορίστηκε σε σχέση με την αρχαία τεχνολογία: θα έπρεπε να σχεδιαστούν ωμόπλινθοι με γεωμετρία, μικροδομή και φυσικομηχανικά χαρακτηριστικά αντίστοιχα των αρχαίων, και να παραχθούν με βάση υλικά, εργαλεία και διαδικασίες παραγωγής γνωστά ή διαθέσιμα στους αρχαίους τεχνίτες.

Με βάση τα προηγούμενα, δόθηκαν στην έρευνα οι ακόλουθες κατευθύνσεις:

1. Η νέα ωμόπλινθος να προκύπτει από βέλτιστο συνδυασμό υλικών, εργαλείων και διεργασίας με επιστημονική τεκμηρίωση, ώστε η λύση να μην είναι «τυχαία» ή «ευρετική» αλλά να εξασφαλίζει επαναληψιμότητα στην παραγωγή και σταθερότητα ιδιοτήτων των δομικών μονάδων.
2. Η βελτιστοποίηση να υλοποιηθεί χωρίς τεχνολογικά μέσα άγνωστα στην αρχαιότητα. Απορρίφθηκαν επιλογές μηχανικής συμπύκνωσης (πρέσα) και πρόσμιξης υλικών άγνωστων (όπως τσιμέντο, ιπτάμενη τέφρα) ή και γνωστών, πλην όμως μη δόκιμων (π.χ. υδράσβεστος), για σταθεροποίηση του μίγματος. Οι νέες ωμόπλινθοι θα έπρεπε να προκύψουν από κοσκινισμένο εδαφικό υλικό με ορυκτολογική σύνθεση και γεωτεχνικά χαρακτηριστικά παραπλήσια των αρχαίων ωμοπλίνθων του χώρου.
3. Τα χρονικά διαστήματα ανάμεσα στα επιμέρους στάδια παραγωγής (επεξεργασία μίγματος – χύτευση – βασική ξήρανση – πλήρης ωρίμανση) να οριστούν με επιστημονικά κριτήρια κατόπιν διερεύνησης, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται το βέλτιστο αποτέλεσμα και συγχρόνως να καθορίζεται ο ρυθμός της εργοταξιακής παραγωγής.
4. Για την αναπαραγωγή αντίστοιχης μικροδομής και χαρακτηριστικών με τις αρχαίες ωμοπλίνθους, να μελετηθούν κατάλληλα εργαλεία για την υλοποίηση των επιμέρους σταδίων, όπου απαιτείται (π.χ. καλούπια, κόπανος).
5. Η ελάχιστη αποδεκτή ποιότητα ωμοπλίνθου να χαρακτηρίζεται από συμπαγή υφή χωρίς σημαντικές ρηγματώσεις της επιφάνειας.
6. Ως προς την αντοχή των τελικών προϊόντων δεν υπήρχαν άλλες ειδικές απαιτήσεις, πέρα από το να είναι ίση ή και λίγο μεγαλύτερη από την αντοχή που μετρήθηκε στα αρχαία δείγματα αναφοράς.

Η προσέγγιση που ακολουθήθηκε εξασφαλίζει τη διατήρηση τόσο υλικών όσο και άυλων αξιών και επιτυγχάνει τη βελτιστοποίηση των ιδιοτήτων της νέας ωμοπλινθοδομής, η οποία οπωσδήποτε, παραμένει συμβατή με την υπάρχουσα, σε όρους φυσικομηχανικούς.

Ο στόχος της ανάκτησης τμήματος της ανωδομής του αρχαίου τείχους απαιτεί τη μελέτη του αρχαίου τρόπου παραγωγής ωμοπλίνθων και κατασκευής ωμοπλινθοδομών. Τα ανασκαφικά ευρήματα αποδεικνύουν την εκτεταμένη χρονικά χρήση εδαφικού υλικού στη δόμηση κάθε είδους στον αρχαιοελληνικό κόσμο, ωστόσο τα σωζόμενα στοιχεία είναι πλέον ελάχιστα. Η σχετική βιβλιογραφία (αναφέρεται στη μελέτη) χρησιμοποιεί τα κατάλοιπα του Πεισιστράτειου τείχους της Ελευσίνας ως βασική αναφορά, ακριβώς επειδή σώζεται σε σημαντικό βαθμό και οι ανασκαφές έδωσαν πολύτιμα στοιχεία για την οικοδομική του, όχι όμως και για την τεχνολογία παραγωγής.

Η πιο διαδεδομένη αναπαράσταση δομής αρχαίου τείχους από ωμοπλίνθους έχει γίνει από τον Α. Ορλάνδο. Το σχέδιο που παρουσιάζεται στη συνέχεια είναι βασισμένο στα ευρήματα από το τείχος της Ελευσίνας.

Με την υλοποίηση του έργου ανάσυρσης (σύνδεση με την ενότητα Έργα) των διάσπαρτων  μελών που βρίσκονταν επί της λίθινης βάσης του τείχους μεταξύ των ωμοπλινθοδομών Η23 και Η25, πραγματοποιήθηκε, για πρώτη φορά μετά τις ανασκαφές της δεκαετίας του 1930, ανασκαφική διερεύνηση της περιοχής αυτής. Αποκαλύφθηκε η έδραση της ωμοπλινθοδομής στη λίθινη βάση του τείχους, ο δε εντοπισμός ιχνών από ωμοπλίνθους επέτρεψε την ακριβή αναπαράσταση του τρόπου κατασκευής. Με βάση τα νεότερα αυτά στοιχεία θα γίνει η ανάκτηση του τείχους.

Αναφορικά με την τεχνολογία παραγωγής των ωμοπλίνθων, στη θεμελιώδη μελέτη του Α. Ορλάνδου «Τα υλικά δομής των αρχαίων Ελλήνων κατά τους συγγραφείς, τας επιγραφάς και τα μνημεία» περιλαμβάνεται σύνθεση των στοιχείων που δίνουν οι αρχαίες πηγές και ερμηνεία των τεχνικών όρων. Ο όρος πλινθουργείο αναφέρεται στο αρχαίο εργαστήριο παραγωγής ωμών πλίνθων (και υιοθετήθηκε στο πλαίσιο του έργου σύνδεση με την ενότητα Έργα). Η προμήθεια εδαφικού υλικού για δόμηση αποτελεί το γεώνιον και, σύμφωνα με την αρχαία επιγραφή IG II² 1672 στ.57) του 329-8 π.Χ. περί επισκευώντων τειχών της Ελευσίνας, προηγούνταν προσεκτική επιλογή. Με βάση την ίδια επιγραφή, η φράση «βωλοκοπήσασι και διαττήσασιν» (IG II² 1672 στ.60-61) ερμηνεύεται από τον  Α. Ορλάνδο ως η επεξεργασία του εδαφικού υλικού με κοσκίνισμα και τρίψιμο των σβώλων. Η υγρή ανάμειξη είναι μια ιδιαίτερα επίπονη και κρίσιμη διαδικασία, που αντιστοιχίζεται με τον όρο «πηλοδευστούσιν» (IG II² 1672 στ.29) και με τον όρο «οργάζειν» στους Όρνιθες του Αριστοφάνη. Η προσθήκη άχυρου στο υδαρό μίγμα αναφέρεται στις επιγραφές συγγραφής υποχρεώσεων κατασκευής των τειχών της Αθήνας (πηλώι ηχυρω[με][ν]ωι σε IG II² 463 στ. 42, 68-69), ενώ για τις επισκευές των τειχών της Ελευσίνας αναφέρεται η προμήθεια σάκων άχυρου (IG II² 1672 στ.73). Σε κάθε περίπτωση γίνεται ανάδευση και μάλαξη μέσα σε λεκάνες (Αριστοφάνη, Όρνιθες, στ.1145: …τον πηλόν ες τας λεκάνας ενέβαλλον αυτοίς τοιν ποδοίν)χρησιμοποιώντας και ξύλινο εργαλείο (πηλοστροφίο). Ακολουθεί η χύτευση του μίγματος σε ξύλινα καλούπια (πλινθείο) σύμφωνα πάλι με την επιγραφή IG II² 1672 στ.20, στους δε Βάτραχους του Αριστοφάνη αναφέρονται πλαίσια σύμπηκτα, πλινθεύσουσι γαρ. Τέλος, για την κατασκευή της ωμοπλινθοδομής αναφέρεται και η ενσωμάτωση ενδέσμων δηλαδή ξύλινων στοιχείων (IG II² 1672 στ.308).

Αναφορικά με τη συντήρηση των ωμοπλίνθων, πριν την κατασκευή της ωμοπλινθοδομής, οι τεχνικές οδηγίες αναφέρονται στον Βιτρούβιο. Συστήνεται προστασία από την άμεση έκθεση στον ήλιο, ώστε η ξήρανση να γίνεται με αργό ρυθμό σε ήπιες συνθήκες περιβάλλοντος και γι’ αυτό η καλή περίοδος παραγωγής είναι φθινόπωρο ή άνοιξη. Η σημασία μεγάλων διαστημάτων ωρίμανσης σε κατάλληλες συνθήκες υγρασίας – θερμοκρασίας προκύπτει επίσης από τις ίδιες οδηγίες, όπου, εκτός από την εποχή παραγωγής συστήνεται η φύλαξη των ωμοπλίνθων έως και δυο έτη πριν τη χρήση τους στη δόμηση. Αξίζει να σημειωθεί ότι, στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος που υλοποιήθηκε κατά την διάρκεια του έργου, μελετήθηκαν τα φαινόμενα που διέπουν τη διαδικασία ξήρανσης και τεκμηριώθηκε η ανάγκη φύλαξης των ωμοπλίνθων για μεγάλο χρονικό διάστημα (μικρότερο βεβαίως των δυο ετών!) έτσι ώστε να είναι πλήρως ώριμες για την κατασκευή.

Το εργαστηριακό πρόγραμμα ανατέθηκε στο εξειδικευμένο εργαστήριο της εταιρείας Έδαφος – Σύμβουλοι Μηχανικοί και αφορούσε την εκτέλεση ερευνών και δοκιμών σε δύο φάσεις.

Η πρώτη φάση εστίασε στον πλήρη χαρακτηρισμό του αρχαίου υλικού, για το οποίο δόθηκε άδεια δειγματοληψίας σύμφωνα με τις κατά Νόμον διαδικασίες. Διερευνήθηκαν επίσης  τα χαρακτηριστικά εδαφικού υλικού του χώρου και αποδείχθηκε η συνάφειά του με το υλικό των αρχαίων ωμοπλίνθων. Έτσι, για την παρασκευή νέων ωμοπλίνθων αξιοποιήθηκαν τα παραπροϊόντα των ανασκαφικών καθαρισμών και διερευνητικών τομών που παράγονταν συνεχώς στο πλαίσιο εκτέλεσης του έργου κατόπιν κατάλληλης επεξεργασίας. Ανάλογο έργο συλλογής και επεξεργασίας έγινε και με τα προϊόντα εποχικής αποψίλωσης του αρχαιολογικού χώρου, έτσι ώστε να συγκεντρωθεί επαρκής ποσότητα άχυρου (ξερών χόρτων) για τις ανάγκες της έρευνας και του έργου.

Κατά τη δεύτερη φάση του προγράμματος προσδιορίστηκαν οι συνθήκες παραγωγής (ωρίμανση μίγματος, ενέργεια συμπύκνωσης, χρόνος ξήρανσης κ.λπ.) που οδηγούν στην παραγωγή νέων ωμοπλίνθων με φυσικές και μηχανικές ιδιότητες αντίστοιχες με τις αρχαίες. Η αντιστοίχιση και η συμβατότητα, τεκμηριώθηκαν με ενόργανες μετρήσεις και δοκιμές σε δοκίμια διαφόρων διαστάσεων, τόσο στο εργαστήριο, όσο και στο εργοτάξιο. Σημαντική για την εφαρμογή των συμπερασμάτων του εργαστηρίου σε συνθήκες εργοταξίου ήταν η παράλληλη δοκιμαστική παραγωγή σε χώρο παραγωγής που διαμορφώθηκε εντός του αρχαιολογικού χώρου της Ελευσίνας. Ζητήματα που αντιμετωπίστηκαν εργαστηριακά, όπως ειδικές λεπτομέρειες σχεδιασμού εργαλείων, καλουπιών, συμπύκνωσης, μέτρησης υγρασίας εδαφικού υλικού στο εργοτάξιο έπρεπε,  στη συνέχεια,  να σχεδιαστούν και να δοκιμαστούν σε κλίμακα (μικρής) παραγωγής, προκειμένου να εξασφαλιστεί η μετατροπή της εργαστηριακής μεθόδου σε εργοταξιακή.

Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε και τα βασικότερα αποτελέσματα του εργαστηριακού προγράμματος παρουσιάζονται εδώ (παραποπή σε εργασίες web 074… & web075…)

Η έρευνα του υλικού των ωμοπλίνθων υποστήριξε την εργοταξιακή διαδικασία και την οργάνωση των υποδομών παραγωγής. Στο δυτικό τμήμα του αρχαιολογικού χώρου και εκτός της περιοχής εισόδου των επισκεπτών, κατασκευάστηκαν στεγασμένοι χώροι για την επεξεργασία και τη φύλαξη των ωμοπλίνθων, το λεγόμενο Πλινθουργείο (σύνδεση με την ενότητα Έργα). Πρόκειται για στεγασμένους οικίσκους με επίπεδο δάπεδο και ελαφρά υλικά κάλυψης για την προστασία των ωμοπλίνθων από τις έντονες  καιρικές συνθήκες, κατά την διαδικασία ωρίμανσης, που παρείχαν, συγχρόνως,  φυσικές συνθήκες αερισμού, σκίασης και θερμοκρασίας περιβάλλοντος. 

Με δεδομένη την καταλληλότητα προς χρήση του εδαφικού υλικού που προερχόταν από τις ανασκαφικές εργασίες εντός του αρχαιολογικού χώρου, οργανώθηκε η συγκέντρωσή του ως πρώτη ύλη παραγωγής.  

Ακολουθούσε κοσκίνισμα και αποθήκευση έξω από το πλινθουργείο. Υπολογίζεται ότι με τον τρόπο αυτό αξιοποιήθηκαν πάνω από 50 μεγασάκοι ανασκαφικού υλικού συνολικού βάρους τουλάχιστον 40 τόνων πριν το κοσκίνισμα.

Γνωρίζοντας από την μελέτη της βιβλιογραφίας ότι στις αρχαίες ωμοπλίνθους είχε χρησιμοποιηθεί «άχυρο», αποφασίστηκε από την αρχή του έργου και οργανώθηκε η συλλογή του από τα ξερά χόρτα που παρείχε η περιοδική αποψίλωση του αρχαιολογικού χώρου. Η διαδικασία περιλάμβανε την κοπή του σε μικρές διαστάσεις, τη  ζύγιση, την  τοποθέτηση σε σάκους και τη φύλαξη στο πλινθουργείο.

Από τα προηγούμενα συνάγεται ότι η διαδικασία παραγωγής ωμοπλίνθων ξεκινούσε, όσον αφορά στις πρώτες ύλες, με απόλυτη συνέπεια ως προς την αρχαία. Επιπλέον, έλαβε χώρα ανακύκλωση των υλικών που παράγονταν από τις εργασίες, επιτυγχάνοντας οικονομία μέσων, ενέργεια και κόστους. Σε αντίθετη περίπτωση, όλο αυτό το υλικό θα έπρεπε να απομακρυνθεί και να καταλήξει σε χωματερή.

Η παράλληλη εργαστηριακή έρευνα προχώρησε σε παραγωγή δοκιμίων ωμοπλίνθων, χωρίς άχυρο, σε κλίμακα μικρών κύβων και κυλίνδρων για τον προσδιορισμό της διαδικασίας συμπύκνωσης. Η χειρωνακτική συμπύκνωση με χρήση κόπανου θα πρέπει να ήταν ο πιο διαδεδομένος τρόπος συμπύκνωσης στην αρχαιότητα για τη βελτιστοποίηση των ιδιοτήτων των ωμοπλίνθων. Αυτό που έπρεπε να προσδιοριστεί ήταν η ενέργεια συμπύκνωσης που έπρεπε να ασκηθεί. Στο εργαστήριο διερευνήθηκαν διάφορες στάθμες ενέργειας συμπύκνωσης, μελετήθηκαν οι παραγόμενες μικροδομές και λοιπά χαρακτηριστικά των δοκιμαστικών ωμοπλίνθων και συγκρίθηκαν με των αρχαίων. Η στάθμη ενέργειας που επελέγη ήταν εκείνη που οδηγούσε στην δημιουργία μικροδομής συμβατής με εκείνη των αρχαίων ωμοπλίνθων.    

Παράλληλα, σχεδιάστηκαν ειδικά καλούπια, που επιτρέπουν σταθερή αργή ξήρανση του υλικού και δίνουν τη δυνατότητα της απομάκρυνσή τους, χωρίς διατάραξη της αδύναμης ακόμα ωμοπλίνθου.

Η απαίτηση για την εξασφάλιση καλής ποιότητας και ανθεκτικότητας των νέων ωμοπλίνθων συνεπάγεται ακριβείς μετρήσεις και προσδιορισμό της εξέλιξης της ξήρανσης, προκειμένου ακολούθως να καθοριστεί ο απαιτούμενος χρόνος συντήρησης μέσα στα καλούπια. Οι μετρήσεις αυτές δεν αντίκεινται στην αρχαία τεχνική, αντιθέτως, αποδείχθηκαν ιδιαίτερα χρήσιμες για την ερμηνεία της. Επιπλέον, η τυποποίηση αυτής της διαδικασίας, ιδιαίτερα κρίσιμης για την ποιότητα της δομικής μονάδας, εξασφάλισε σταθερή και επαναλαμβανόμενη παραγωγή της καλύτερης δυνατής ωμοπλίνθου που θα μπορούσε να είχε παραχθεί στην αρχαιότητα εμπειρικά, χωρίς τις σημερινές δυνατότητες μετρήσεων.

Στη συνέχεια, στο πλαίσιο τόσο του εργαστηριακού, όσο και του εργοταξιακού προγράμματος, έλαβε χώρα η χύτευση ολόκληρων ωμοπλίνθων με διαφορετικές παραμέτρους (% άχυρου, χρόνοι ωρίμανσης, καλούπια), προκειμένου να διερευνηθεί η επιρροή τους στην αντοχή και στην ανθεκτικότητα των πλίνθων. Το κλειδί για την ποιότητα του τελικού προϊόντος αποδείχθηκε η σωστή ανάμιξη (σε σκάφες για κάθε ωμόπλινθο). Τέλος, ο εργοταξιακός σχεδιασμός διερεύνησε τον ρυθμό παραγωής καθώς έπρεπε να μεγιστοποιήσει τις δυνατότητες των διαθέσιμων χώρων του πλινθουργείου, δεδομένης της δέσμευσης για την πιλοτική παραγωγή 400 ωμοπλίνθων στο πλαίσιο της Πράξης.