Η επιστήμη έχει εξηγήσει γιατί το ρωμαϊκό σκυρόδεμα κράτησε για σχεδόν 2.000 χρόνια.

(Εφημερίδα Dan Tri) - Μια κατασκευή που χτίστηκε πριν από σχεδόν 2.000 χρόνια παρέχει περαιτέρω αποδείξεις για το μυστικό πίσω από την ανθεκτικότητα του αρχαίου ρωμαϊκού σκυροδέματος, το οποίο έχει αντέξει στη δοκιμασία του χρόνου.

Πριν από την υποτιθέμενη κατάρρευση της Πομπηίας το 79 μ.Χ., οι αρχαιολόγοι ανακάλυψαν μια τέλεια διατηρημένη, «παγωμένη» κατασκευή ρωμαϊκών τεχνικών κατασκευής κάτω από την ηφαιστειακή τέφρα που την έθαψε.

Ο τρούλος του Πάνθεον στη Ρώμη κατέχει σήμερα το ρεκόρ ως η μεγαλύτερη κατασκευή από άοπλο σκυρόδεμα που υπάρχει ακόμα στον κόσμο (Φωτογραφία: Getty Images).

Εδώ, βρήκαν τακτοποιημένα στοιβαγμένους σωρούς από υλικά, συμπεριλαμβανομένων των συστατικών που χρησιμοποιούνται για την ανάμειξη του περίφημα ανθεκτικού σκυροδέματος, πίσω από μνημεία όπως το Πάνθεον, όπου ο τεράστιος θόλος από άοπλο σκυρόδεμα στέκεται εδώ και χιλιετίες.

Η τεχνολογία «θερμής ανάμειξης» αποκαλύπτει τον λόγο πίσω από την εξαιρετική ανθεκτικότητα του ρωμαϊκού σκυροδέματος.

Πρόσφατα, μια εντελώς νέα ανάλυση αποκάλυψε ότι το μυστικό βρίσκεται σε μια τεχνική που ο επιστήμονας υλικών Admir Masic του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (MIT) αποκαλεί «θερμή ανάμειξη».

Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει την άμεση ανάμειξη των συστατικών του σκυροδέματος, συμπεριλαμβανομένου ενός μείγματος ποζολανικής ηφαιστειακής τέφρας με άσβεστο, το οποίο αντιδρά με το νερό και παράγει μεγάλη ποσότητα θερμότητας μέσα στο μείγμα.

Όταν ολόκληρο το σκυρόδεμα θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες, δημιουργούνται χημικές αντιδράσεις που δεν θα συνέβαιναν με μόνο τον ασβέστη, σχηματίζοντας ενώσεις χαρακτηριστικές των συνθηκών υψηλής θερμοκρασίας.

Μερικά οικοδομικά υλικά που βρέθηκαν στην Πομπηία (Φωτογραφία: Αρχαιολογικό Πάρκο Πομπηίας).

Ωστόσο, η αυξημένη θερμοκρασία μειώνει σημαντικά τον χρόνο πήξης και σκλήρυνσης, επειδή όλες οι αντιδράσεις συμβαίνουν ταχύτερα, επιτρέποντας την κατασκευή υψηλής ταχύτητας.

Συγκεκριμένα, τα εναπομείναντα σωματίδια ασβέστη στο μείγμα έδωσαν στο ρωμαϊκό σκυρόδεμα την ικανότητα να «αυτοεπουλώνει» τις ρωγμές με την πάροδο του χρόνου.

Όταν το σκυρόδεμα ραγίζει, οι ρωγμές τείνουν να εξαπλώνονται στα σωματίδια ασβέστη, τα οποία έχουν μεγαλύτερη επιφάνεια από άλλα σωματίδια μήτρας.

Όταν το νερό διεισδύει στις ρωγμές, αντιδρά με τον ασβέστη δημιουργώντας ένα διάλυμα πλούσιο σε ασβέστιο, το οποίο, κατά την ξήρανση, σχηματίζει ανθρακικό ασβέστιο, σφραγίζοντας τη ρωγμή και εμποδίζοντας την εξάπλωσή της.

«Αυτό το υλικό έχει τόσο ιστορική όσο και επιστημονική αξία όταν αποκρυπτογραφηθεί σωστά. Έχει την ικανότητα να αυτοεπιδιορθώνεται για χιλιάδες χρόνια, λειτουργώντας ευέλικτα και ανθεκτικά.»

«Το ρωμαϊκό σκυρόδεμα άντεξε σεισμούς, ηφαιστειακές εκρήξεις, επέζησε κάτω από το νερό και αντιστάθηκε στη σκληρή περιβαλλοντική διάβρωση», δήλωσε ο Masic στο περιοδικό Nature Communications.

Αν και η τεχνική της θερμής ανάμειξης βοήθησε στην εξήγηση μεγάλου μέρους του μυστηρίου που περιβάλλει την ανθεκτικότητα του ρωμαϊκού σκυροδέματος, αυτό το εύρημα δεν ταιριάζει με τον πραγματικό τύπο που περιγράφεται στην πραγματεία του αρχιτέκτονα Βιτρούβιου «Περί αρχιτεκτονικής».

Ένας τοίχος στην τοποθεσία στην Πομπηία και μια ανάλυση σύνθεσης επικαλύπτονται στα δεξιά. (Φωτογραφία: Αρχαιολογικό Πάρκο Πομπηίας)

Σύμφωνα με την περιγραφή του Βιτρούβιου, ο ασβέστης έπρεπε να σβηστεί με νερό πριν αναμειχθεί με ποζολάνη· αυτή η ασυμφωνία μεταξύ αρχαίων αρχείων και αρχαιολογικών στοιχείων έχει προβληματίσει τους επιστήμονες.

Τα έργα του Βιτρούβιου θεωρούνται η πιο ολοκληρωμένη πηγή πληροφοριών για τη ρωμαϊκή αρχιτεκτονική και την τεχνολογία opus caementicium (ρωμαϊκό σκυρόδεμα), αλλά τα δείγματα αποκαλύπτουν μια εντελώς διαφορετική ιστορία.

Κάτω από το μικροσκόπιο, τα δείγματα κονιάματος στον τοίχο έδειξαν σαφή σημάδια θερμής ανάμειξης, ραγισμένα θραύσματα ασβέστη, ένα πλούσιο σε ασβέστιο αντιδραστικό στρώμα που εξαπλωνόταν σε σωματίδια ηφαιστειακής τέφρας και μικροσκοπικούς κρυστάλλους ασβεστίτη και αραγωνίτη που σχηματίστηκαν στις κοιλότητες της ελαφρόπετρας.

Η φασματοσκοπία Raman επιβεβαίωσε την αλλοίωση των ορυκτών, ενώ η ισοτοπική ανάλυση αποκάλυψε διεργασίες ενανθράκωσης που συμβαίνουν με την πάροδο του χρόνου.

Εφαρμογές αυτοεπιδιορθωτικού σκυροδέματος στη σύγχρονη εποχή.

Σύμφωνα με τον Μάσιτς, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι Ρωμαίοι παρασκεύαζαν το συνδετικό υλικό παίρνοντας άσβεστο, αλέθοντάς τον σε ένα ορισμένο μέγεθος, αναμειγνύοντάς τον σε ξηρή μορφή με ηφαιστειακή τέφρα και στη συνέχεια προσθέτοντας νερό για να δημιουργήσουν το συνδετικό υλικό.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή η γνώση θα μπορούσε να εφαρμοστεί στη σύγχρονη παραγωγή σκυροδέματος, καταδεικνύοντας τη σοφία των προγόνων μας.

Το σύγχρονο σκυρόδεμα είναι ένα από τα πιο δημοφιλή δομικά υλικά στον κόσμο, αλλά δεν είναι πολύ ανθεκτικό και φθείρεται εύκολα μετά από λίγες μόνο δεκαετίες.

Η διαδικασία κατασκευής βλάπτει επίσης το περιβάλλον, καταναλώνει πόρους και εκπέμπει αέρια θερμοκηπίου. Η βελτίωση της ανθεκτικότητας του σκυροδέματος θα μπορούσε να συμβάλει στην αύξηση της βιωσιμότητάς του.

«Ο τρόπος με τον οποίο τα κενά στο ηφαιστειακό υλικό γεμίζονται μέσω της ανακρυστάλλωσης είναι κάτι εκπληκτικό που θέλουμε να αναπαράγουμε. Θέλουμε υλικά που μπορούν να αυτο-επουλωθούν», μοιράστηκε ο Masic.

Πηγή: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/khoa-hoc-da-ly-giai-vi-sao-be-tong-la-ma-ben-vung-gan-2000-nam-20251212000408505.htm