những dụng cụ hỗ trợ hình RJ hay RL có thể đã được dùng để đưa các khối đá nặng hàng tấn lên cao

Các vật liệu và nhân lực

Nhiều ước tính khác nhau đã được đưa ra về số lượng nhân lực cần thiết xây dựng Đại kim tự tháp. Herodotus, nhà sử học Hy Lạp ở thế kỷ thứ 5 trước Công nguyên, đã ước lượng việc xây dựng có thể cần tới 100.000 người trong 20 năm. Những bằng chứng gần đây đã cho thấy khả năng trên thực tế số nhân công xây dựng được trả tiền cho sức lao động của mình, vì thế đòi hỏi phải có một hệ thống quan lại và kế toán được tổ chức ở mức khá chặt chẽ. Kiến trúc sư người Ba Lan Wieslaw Kozinski tin rằng cần phải có 25 người mới mang được một khối đá nặng 1,5 tấn. Dựa vào đó, ông ước tính số nhân công là 300.000 người trên công trường, với khoảng 60.000 ở những nơi khác. Nhà Ai Cập học thế kỷ 19 William Flinders Petrie đã đề xuất rằng đa số nhân công không phải là nô lệ mà là dân cư ở những vùng nông nghiệp tại Ai Cập, lao động vào những thời kỳ có lũ ở sông Nil và các hoạt động nông nghiệp đang tạm ngưng.

Nhà Ai Cập học Miroslav Verner thừa nhận rằng số lao động được tổ chức thành một hệ thống cấp bậc, gồm hai toán 1.000 người, được tổ chức thành năm zaa hay phyle với 200 người, có thể họ lại tiếp tục được phân chia nhỏ nữa theo trình độ tay nghề[4]. Một số nghiên cứu đưa ra các ước tính khác về số nhân công xây dựng. Ví dụ, nhà toán học Kurt Mendelssohn đã tính rằng lượng nhân lực cao nhất có thể lên tới 50.000 người, trong khi Ludwig Borchardt và Louis Croon cho rằng con số đó là 36.000. Theo Verner, việc xây dựng Đại kim tự tháp không đòi hỏi quá 30.000 nhân công.

Một cuộc nghiên cứu quản lý xây dựng do công ty Daniel, Mann, Johnson, & Mendenhall hợp tác cùng Mark Lehner và các nhà Ai Cập học khác tiến hành đã ước tính rằng toàn bộ dự án này cần lượng nhân công trung bình là 13.200 người và ở đỉnh điểm là 40.000. Không sử dụng ròng rọc, bánh xe, hay các công cụ sắt, họ giả định rằng Đại kim tự tháp từ khi khởi công tới khi hoàn thành mất khoảng 10 năm[5]. Cuộc nghiên cứu ước tính số khối đá được sử dụng trong xây dựng ở trong khoảng 2-2,8 triệu (trung bình 2,4 triệu), nhưng lấy con số chính xác giảm còn 2 triệu sau khi trừ bớt diện tích ước tính của các khoảng không phòng bên trong[5]. Đa số các nguồn đồng ý với con số khoảng trên 2 triệu khối đá này[6]. Những tính toán của các nhà Ai Cập học cho rằng số nhân công phải đạt được mức 180 khối trên giờ (3 khối/phút) với mười giờ lao động mỗi ngày để đặt mỗi khối đá riêng biệt vào vị trí của chúng. Họ đưa ra được những ước tính này sau khi thử nghiệm xây dựng không sử dụng máy móc hiện đại[5]. Tuy nhiên, việc nghiên cứu này không đưa ra được công nhận, đặc biệt khi đem so sánh với các dự án xây dựng tại các nước thuộc thế giới thứ ba, hậu cần và tay nghề người thợ góp phần quan trọng vào việc xây dựng một công trình có tầm cỡ không tương đương với sự chính xác như vậy, hay trong số những điều khác, việc sử dụng tới 60-80 tấn đá lấy từ mỏ và vận chuyển qua một khoảng cách hơn 500 dặm.

Trái lại, một nghiên cứu khả thi Đại kim tự tháp liên quan tới việc khai thác đá từ mỏ đã được Giám đốc kỹ thuật Viện Đá vôi Idiana châu Mỹ Merle Booker tiến hành năm 1978. Với 33 mỏ đá, Viện được nhiều kiến trúc sư coi là một trong những cơ quan nghiên cứu đá vôi hàng đầu thế giới. Sử dụng thiết bị hiện đại, cuộc nghiên cứu đưa ra kết luận:

"Sử dụng toàn bộ cơ sở ngành công nghiệp đá vôi Indiana như hiện tại [33 mỏ], và lấy con số sản xuất gấp ba mức trung bình hiện nay, cần phải có 27 năm để khai thác đá, chế tạo và chuyên chở đủ số cần thiết."

Booker chỉ ra số thời gian cuộc nghiên cứu cho là đủ để các toa tàu chở hàng được sử dụng liên tục, không bị trễ hay có thời gian chết của máy móc trong suốt quãng 27 năm đó và cũng không tính tới khả năng tăng giá chi phí trong thời gian để hoàn thành công việc[7].

Những giá trị được các nhà Ai Cập học chấp nhận xác nhận kết quả sau:

2.400.000 khối đá được sử dụng ÷ 20 năm ÷ 365 ngày mỗi năm ÷ 10 giờ làm việc mỗi ngày ÷ 60 một giờ = 0,55 được hoàn thành trên mỗi phút

Vì thế dù có bao nhiêu công nhân được sử dụng hay bất kỳ hình thức nào, thì 1,1 khối phải được xếp vào đúng chỗ mỗi 2 phút, mười giờ một ngày, 365 ngày một năm trong 24 năm để hoàn thành Đại kim tự tháp trong khuôn khổ thời gian đó. Để sử dụng phương trình tương tự, nhưng thay thời gian thành 100 năm chứ không phải 20, thì cứ mười phút phải hoàn thành 1,1 khối đá.

Tuy nhiên, phương trình không bao gồm khoảng thời gian và nhân công cần thiết cho việc thiết kế, lập kế hoạch, khảo sát và chuẩn bị mặt bằng diện tích 13 mẫu Anh của Đại kim tự tháp. Nó cũng không bao gồm thời gian xây dựng hai kim tự tháp chính khác trên cùng công trường, con Nhân Sư (Sphinx), các đền, các hệ thống đường đắp cao, nhiều dặm vuông mặt bằng được lát đá, chuẩn bị mặt bằng toàn bộ thung lũng Giza, 35 bến thuyền được đục vào trong đá nền cứng, hay nhiều thứ đòi hỏi nhiều nhân công khác. Toàn bộ thung lũng Giza đã được xây dựng trong thời cai trị của nhiều pharaoh trong chưa tới một trăm năm. Bắt đầu với vua Djoser cầm quyền từ 2687-2667 TCN, ba kim tự tháp lớn khác cũng đã được xây dựng - Kim tự tháp bậc Saqqara (được cho là kim tự tháp đầu tiên của Ai Cập), Kim tự tháp Bent và Kim tự tháp đỏ của vua Sneferu. Cũng trong giai đoạn này (từ 2686 đến 2498 TCN) đập Wadi Al-Garawi sử dụng theo ước tính tới 100.000 mét khối đá và gạch cũng đã được xây dựng[8]. Bắt đầu từ Saqqara, nhà Ai Cập học Barbara Mertz đã ước tính gần 700 kim tự tháp đã được xây dựng ở Ai Cập trong khoảng thời gian gần 500 năm[9].

Các lý thuyết về phương pháp xây dựng

Sơ đồ bố trí của kim tự tháp

Herodotus đã cho rằng các khối đá sử dụng xây dựng Đại kim tự tháp được đặt vào vị trí bằng cách đưa chúng lên dần từng giàn giáo gỗ ngắn liên tiếp. Một khả năng khác được học giả cổ đại Diodorus Siculus đề xuất là các khối đá lớn được kéo lê dọc một hệ thống các đường dốc để tới độ cao cần thiết. Gần đây hơn, Mark Lehner cho rằng một đường dốc hình xoắn ốc, bắt đầu từ mỏ đá dẫn tới phía đông nam và tiếp tục chạy quanh bên ngoài kim tự tháp, có lẽ đã được áp dụng. Các khối đá có thể đã được đặt trên các xe trượt chạy trên đường được bôi trơn bằng nước hoặc sữa[10]. Một số người tin rằng các khối đá được di chuyển nhờ con lăn, súc gỗ tròn đặt liên tục bên dưới các khối đá[11].

Nếu một đường dốc được sử đụng để đưa các khối đá cao nhất vào vị trí thì nó phải ngày càng thu hẹp lại bởi vì đỉnh kim tự tháp nhỏ dần lên phía trên. Tuy nhiên, việc xây dựng con đường dốc đó cũng đòi hỏi rất nhiều nhân lực, quá nửa số nhân công cần thiết để xây dựng chính kim tự tháp. Việc khai quật vùng phía nam Đại kim tự tháp đã cho thấy bằng chứng sót lại của một con đường dốc gồm hai bức tường được xây bằng gạch vụn được trộn với Tafla hai bên. Ở giữa được nhồi cát và thạch cao tạo nên thân đường. Chúng đã được phát hiện trong khi tái bố trí các hệ thống âm thanh và ánh sáng tại Giza. Theo kích cỡ lý thuyết về con đường dốc tầm cỡ lớn đáp ứng yêu cầu cho việc xây dựng Đại kim tự tháp, chúng ta sẽ không hiểu con đường dốc cỡ nhỏ mới được khám phá đó được dùng vào việc gì[12].

Cũng có ý kiến cho rằng người Ai Cập có thể đã di chuyển các khối đá bằng sức gió, nhờ vào các cánh diều và các ròng rọc chứ không phải nhờ số lượng nô lệ đông đảo. Ngày 23 tháng 6 năm 2001, giáo sư hàng không Caltech Mory Gharib và một nhóm nhỏ sinh viên chưa tốt nghiệp đã nâng một cột tháp 6900 lb (3,1 tấn), cao 3 mét vào vị trí thẳng đứng nhờ sức gió 22 dặm/giờ (35 km/giờ) tại sa mạc California trong vòng 25. Họ sử dụng một cánh diều, hệ thống ròng rọc, và các khung đỡ để chứng minh rằng sức gió có thể được khai thác để tạo ra các lực nâng lớn. Maureen Clemmons lần đầu tiên nghĩ tới ý tường này khi xem một hình ảnh vài người đàn ông đang dựng một cột tháp trong tạp chí Smithsonian. Clemmons cũng tìm ra một mảnh vải len (frieze) thể hiện một mô hình cánh không thể xác định bên trên vài người đàn ông và có thể là một số dây chão[13].

Nhà khoa học vật liệu Joseph Davidovits đã thừa nhận rằng các khối đá kim tự tháp không phải là đá đục, mà đa số là một hình thức bê tông đá vôi: tức là chúng đã được 'đổ khuôn' như với xi măng hiện đại. Theo lý thuyết này đá vôi mềm chứa nhiều kaolinit được khai thác ở con suối cạn phía nam cao nguyên Giza. Chúng được ngâm trong những bể lớn gần sông Nil cho tới khi rữa trở thành sền sệt như hồ. Vôi (được tìm thấy trong tro bếp) và natri (cũng được người Ai Cập sử dụng trong ướp xác) được trộn vào. Sau đó các bể này được để bốc hơi tự do, còn lại một hỗn hợp như đất sét ướt. Thứ "bê tông" ướt này sẽ được mang tới công trình và được đóng vào trong các khuôn gỗ có thể tái sử dụng trong vài ngày để trải qua một quá trình phản ứng hóa học tương tự như sự 'đông cứng' của xi măng. Ông cho rằng, các khối đá mới sẽ được đổ khuôn ngay tại chỗ, bên trên khối cũ. Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm sử dụng hỗn hợp tương tự do viện địa cao phân tử (geopolymer) ở bắc Pháp tiến hành thấy rằng một đội mười người, sử dụng các công cụ đơn giản, có thể xây dựng một cấu trúc gồm mười bốn khối đá từ 1,3 đến 4,5 tấn trong vài ngày[14].