اكتشاف السر الذي ساعد الخرسانة الرومانية على البقاء لآلاف السنين

الخرسانة ذاتية الشفاء

الخرسانة هي المادة الأساسية في معظم المباني الحديثة. ولكن بالمقارنة مع المتانة المذهلة للآثار القديمة مثل الكولوسيوم أو البانثيون، فإن خرسانة اليوم أقصر عمرًا بكثير وتحتاج إلى إصلاح مستمر. ما الفرق؟

كشفت دراسة جديدة أجراها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT، الولايات المتحدة الأمريكية) عن سرٍّ خفيٍّ في أعماق كتل الخرسانة الرومانية القديمة. إنه القدرة على الشفاء الذاتي، وهي ميزةٌ تبدو وكأنها لا وجود لها إلا في الخيال العلمي .

Phát hiện bí mật giúp bê tông La Mã bền hàng nghìn năm - 1 — لا يزال الكولوسيوم الروماني قائما بعد آلاف السنين. (صورة: Archdaily)

قام فريق البحث بتحليل عينات خرسانية مأخوذة من أنقاض سور مدينة بريفرنوم القديمة (إيطاليا). وأظهرت النتائج أنه على الرغم من أن المكونات الرئيسية كانت لا تزال مواد مألوفة مثل رماد بركاني بوزولاني، والتوف، والجير، إلا أن بلورات بيضاء صغيرة ظهرت داخلها، والتي كان يُعتقد سابقًا أنها ناتجة عن "أخطاء خلط".

في الواقع، الجير نفسه هو العامل الحاسم. فعندما تتشقق الخرسانة ويتسرب الماء إليها، تُحفّز رقائق الجير غير المتفاعلة فورًا عملية كيميائية، مُكوّنةً محلولًا مشبعًا بالكالسيوم.

يتبلور هذا المحلول بعد ذلك ليُصبح كربونات الكالسيوم، وهو مركب قادر على ملء الشقوق وإعادة ربط جزيئات المواد المحيطة. بهذه الطريقة، تُرقّع الخرسانة بنيتها دون تدخل بشري.

هذا التفاعل طبيعي تمامًا، يشبه طريقة شفاء جسم الإنسان لجروح الجلد. ووفقًا لفريق البحث، تُعدّ هذه ميزة نادرة جدًا في مواد البناء: آلية "الشفاء الذاتي الكيميائي".

طريقة مختلفة للإنتاج

كان الاختلاف الكبير الآخر هو التقنية المستخدمة في صنع الخرسانة. فبدلاً من استخدام الجير المطفأ (الجير المخلوط بالماء)، ربما استخدم الرومان تقنية الخلط الساخن. إذ أضافوا الجير الحي مباشرةً إلى خليط الركام ورماد البوزولانا، ثم أضافوا الماء.

Phát hiện bí mật giúp bê tông La Mã bền hàng nghìn năm - 2 — تُظهر هذه الصورة المُكبَّرة مادة أسمنتية من سيليكات الألومنيوم الكالسيوم (CASH) تتشكل عند تفاعل الرماد البركاني والجير مع مياه البحر. وقد نمت بلورات البلاتين من Al-tobermorite داخل مصفوفة CASH الأسمنتية (الصورة: Getty).

يؤدي التفاعل الحراري الناتج عن هذه العملية إلى إنشاء شظايا جيرية غير متحللة تعمل كاحتياطيات للكالسيوم.

بعد عشرات أو حتى مئات السنين، عندما تتشقق كتلة الخرسانة بسبب المناخ أو الزلازل أو الأحمال، يتم تنشيط مخازن الكالسيوم هذه، مما يخلق سلسلة من ردود الفعل ذاتية الشفاء.

لا يساعد هذا الاكتشاف في تفسير سبب صمود الهياكل الرومانية لآلاف السنين فحسب، بل يفتح أيضًا اتجاهات جديدة لصناعة مواد البناء الحديثة.

وقال البروفيسور أدمير ماسيك، رئيس فريق البحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، إنه إذا تم إعادة إنشاء هذه التكنولوجيا القادرة على الشفاء الذاتي وتطبيقها على الخرسانة الحديثة، فيمكننا إطالة عمر المباني، وخفض تكاليف الإصلاح بشكل كبير، والأهم من ذلك، تقليل انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري.

تُعدّ صناعة الأسمنت حاليًا مسؤولة عن حوالي 8% من انبعاثات الكربون العالمية، ويعود ذلك بشكل رئيسي إلى إنتاج المباني ونقلها وصيانتها. وقد يُسهم تطوير خرسانة ذاتية الشفاء، على غرار الرومان القدماء، في تغيير هذا الوضع.

رغم عدم الحاجة إلى مواد فائقة التطور أو سلاسل صناعية معقدة، لا تزال التقنيات القديمة تُظهر قوتها الخالدة. وفي بعض الأحيان، للمضي قدمًا، تضطر البشرية إلى النظر إلى ما تركه أسلافنا وراءهم.

المصدر: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-bi-mat-giup-be-tong-la-ma-ben-hang-nghin-nam-20250728070224281.htm