Незамінним матеріалом для римлян була розроблена ними форма бетону, відома своєю надзвичайною міцністю та довговічністю, хоча його точний склад і властивості залишалися загадкою. Нове дослідження значною мірою допоможе розгадати цю головоломку, і, за словами дослідників, воно може прокласти шлях для сучасного використання копійованої версії цього стародавнього дива.

Римський бетон був представлений у 3 столітті до нашої ери, що виявилося революційним. Його також називають opus caementicium, його трьома основними інгредієнтами були вапно, вулканічний попіл і вода. Це допомогло римлянам звести споруди, включаючи храми, громадські лазні та інші великі будівлі, акведуки та мости, які не були створені на той момент в історії. Оскільки бетон міг затвердіти під водою, він також був життєво важливим для будівництва гаваней і хвилерізів.

Багато з цих споруд прослужили два тисячоліття, тоді як сучасні бетонні аналоги іноді руйнуються лише за роки чи десятиліття.

Дослідники провели складне дослідження бетону зі стін стародавнього міста Привернум, розташованого в Італії, на південь від Риму. Вони розшифрували несподівані виробничі стратегії, які надали бетону властивості самовідновлення – хімічне відновлення будь-яких тріщин або пор.

«Нові результати показують, що в основі самовідновлення та довговічності давньоримського бетону міг бути спосіб, у який римляни змішували сировинні інгредієнти, зокрема те, як вони використовували вапно, ключовий компонент суміші, окрім вулканічного попелу», — сказав Массачусетський технологічний інститут. професор цивільної та екологічної інженерії Адмір Масич, який очолював дослідження, опубліковане в журналі Science Advances.

«Це важливий наступний крок у покращенні стійкості сучасного бетону за допомогою стратегії, натхненної Римом. Нам вдалося перекласти деякі особливості давньоримських розчинів, які можуть бути пов’язані із самовідновленням, у сучасні аналоги з великим успіхом», — додав Масич.

Вапно - це біла їдка порошкоподібна речовина, що складається з оксиду кальцію, отриманого шляхом нагрівання вапняку.

Римський бетон містить білі частинки, які називаються «уламками вапна», тобто залишками вапна, яке використовувалося в бетоні. Ці особливості, за словами дослідників, здається результатом процесу, що називається «гарячим змішуванням», у якому використовується варіант вапна під назвою негашене вапно, яке реагує з водою, щоб нагріти суміш розчину та сприяє корисній хімії, яка інакше не відбулася б.

Експерти довго вважали, що довговічність римського бетону пояснюється іншим важливим інгредієнтом: вулканічним попелом з району Поццуолі в Неаполітанській затоці. Дехто розглядав уламки вапна, яких немає в сучасному бетоні, як випадковий побічний продукт неакуратної підготовки або неякісних матеріалів. Це дослідження визначило їх як інструменти самозцілення.

«По суті, це працює так: коли бетон тріскається, вода або волога потрапляє всередину, і тріщина розширюється та поширюється по всій конструкції. Уламки вапна розчиняються під час проникнення води та забезпечують іони кальцію, які перекристалізовуються та ремонтують тріщини. Крім того, іони кальцію може вступати в реакцію з вулканічними інгредієнтами, щоб зміцнити структуру', - сказав Масік.

Пантеон, датований II століттям нашої ери, — це кругла бетонна будівля, облицьована цеглою, з найбільшим і найстарішим у світі неармованим бетонним куполом. Величезний римський Колізей, датований першим століттям нашої ери, також був би неможливий без бетону.

«Римляни були великими інженерами. Той факт, що ми все ще можемо обійти багато їхніх споруд, є свідченням цього. Просто підіть до Пантеону та побачте чергу людей, які чекають, щоб побачити чудовий купол», — сказала провідний автор дослідження Лінда Сеймур. , який працював над дослідженням як докторант Массачусетського технологічного інституту, а зараз є консультантом проєкту в інженерній фірмі SGH.

«Римляни були кмітливими та адаптували свої матеріали на основі безлічі факторів, таких як розташування та тип конструкції», — додав Сеймур.

Масік є співзасновником компанії під назвою DMAT, розташованої в Сполучених Штатах та Італії, яка комерціалізує бетон, натхненний стародавньою римською версією.

Джерело