علم توضیح داده است که چرا بتن رومی تقریباً 2000 سال دوام آورد.

(روزنامه دن تری) - سازه‌ای که تقریباً ۲۰۰۰ سال پیش ساخته شده است، شواهد بیشتری از راز دوام بتن روم باستان ارائه می‌دهد که در آزمون زمان سربلند بیرون آمده است.

پیش از فروپاشی احتمالی پمپئی در سال ۷۹ میلادی، باستان‌شناسان سازه‌ای کاملاً سالم و «یخ‌زده» از تکنیک‌های ساخت‌وساز رومی را در زیر خاکستر آتشفشانی که آن را دفن کرده بود، کشف کردند.

گنبد پانتئون در رم در حال حاضر رکورد بزرگترین سازه بتنی غیرمسلح موجود در جهان را در اختیار دارد (عکس: گتی ایمیجز).

در اینجا، آنها توده‌هایی از مواد را که به طور مرتب روی هم چیده شده بودند، از جمله اجزایی که برای مخلوط کردن بتن بادوام معروف استفاده شده بود، در پشت بناهای تاریخی مانند پانتئون، جایی که گنبد عظیم بتنی غیرمسلح برای هزاران سال پابرجا بوده است، یافتند.

فناوری «اختلاط داغ» دلیل دوام فوق‌العاده بتن رومی را آشکار می‌کند.

اخیراً، یک تحلیل کاملاً جدید نشان داده است که راز این موضوع در تکنیکی نهفته است که دانشمند مواد، آدمیر ماسیک از موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، آن را «اختلاط داغ» می‌نامد.

این روش شامل مخلوط کردن مستقیم اجزای بتن، از جمله مخلوط خاکستر آتشفشانی پوزولانی با آهک زنده است که با آب واکنش می‌دهد و مقدار زیادی گرما در مخلوط تولید می‌کند.

وقتی کل بتن تا دمای بالا گرم می‌شود، واکنش‌های شیمیایی ایجاد می‌کند که با آهک به تنهایی رخ نمی‌دهد و ترکیباتی را تشکیل می‌دهد که مشخصه شرایط دمای بالا هستند.

برخی از مصالح ساختمانی یافت شده در پمپئی (عکس: پارک باستان شناسی پمپئی).

با این حال، افزایش دما به طور قابل توجهی زمان گیرش و عمل آوری را کوتاه می‌کند زیرا همه واکنش‌ها سریع‌تر رخ می‌دهند و امکان ساخت و ساز با سرعت بالا را فراهم می‌کنند.

به طور خاص، ذرات آهک زنده باقی مانده در مخلوط، به بتن رومی این قابلیت را می‌داد که با گذشت زمان، ترک‌ها را «خودترمیمی» کند.

وقتی بتن ترک می‌خورد، ترک‌ها تمایل دارند به ذرات آهک که سطح تماس بیشتری نسبت به سایر ذرات ماتریس دارند، گسترش یابند.

وقتی آب به ترک‌ها نفوذ می‌کند، با آهک واکنش می‌دهد و محلولی غنی از کلسیم ایجاد می‌کند که پس از خشک شدن، کربنات کلسیم تشکیل می‌دهد و ترک را آب‌بندی کرده و از گسترش آن جلوگیری می‌کند.

«این ماده وقتی به درستی رمزگشایی شود، هم ارزش تاریخی و هم ارزش علمی دارد. این ماده قابلیت خودترمیمی در طول هزاران سال را دارد و انعطاف‌پذیر و بادوام عمل می‌کند.»

ماسیچ در مجله Nature Communications گفت: «بتن رومی در برابر زلزله و فوران‌های آتشفشانی مقاومت می‌کرد، زیر آب دوام می‌آورد و در برابر فرسایش شدید محیطی مقاومت می‌کرد.»

اگرچه تکنیک اختلاط گرم به توضیح بسیاری از اسرار پیرامون دوام بتن رومی کمک کرد، اما این یافته با فرمول واقعی شرح داده شده در رساله «معماری» اثر ویتروویوس مطابقت ندارد.

دیواری در محل پمپئی و یک تحلیل ترکیبی در سمت راست قرار دارد. (عکس: پارک باستان‌شناسی پمپئی)

طبق توصیف ویتروویوس، آهک قبل از مخلوط شدن با پوزولان باید با آب جوشانده می‌شد؛ این اختلاف بین اسناد باستانی و شواهد باستان‌شناسی دانشمندان را گیج کرده است.

آثار ویتروویوس جامع‌ترین منبع اطلاعات در مورد معماری روم و فناوری بتن رومی (opus caementicium) محسوب می‌شوند، اما نمونه‌های کشف‌شده داستان کاملاً متفاوتی را آشکار می‌کنند.

نمونه‌های ملات موجود در دیوار، در زیر میکروسکوپ، نشانه‌های واضحی از اختلاط داغ، قطعات آهک ترک‌خورده، یک لایه واکنش‌پذیر غنی از کلسیم که به ذرات خاکستر آتشفشانی گسترش یافته بود و کریستال‌های ریز کلسیت و آراگونیت که در حفره‌های سنگ پا تشکیل شده بودند، را نشان دادند.

طیف‌سنجی رامان، دگرسانی کانی‌ها را تأیید کرد، در حالی که تجزیه و تحلیل ایزوتوپی، فرآیندهای کربناسیون را که در طول زمان رخ داده‌اند، آشکار کرد.

کاربردهای بتن خود ترمیم شونده در دوران مدرن

به گفته ماسیک، نتایج نشان می‌دهد که رومی‌ها با تهیه آهک زنده، آسیاب کردن آن تا اندازه‌ای مشخص، مخلوط کردن آن با خاکستر آتشفشانی به صورت خشک و سپس افزودن آب برای ایجاد عامل اتصال، چسب را تهیه می‌کردند.

به گفته محققان، این دانش می‌تواند در تولید بتن مدرن به کار گرفته شود و خرد اجداد ما را نشان دهد.

بتن مدرن یکی از محبوب‌ترین مصالح ساختمانی در جهان است، اما دوام زیادی ندارد و تنها پس از چند دهه به راحتی خراب می‌شود.

فرآیند تولید همچنین به محیط زیست آسیب می‌رساند، منابع را مصرف می‌کند و گازهای گلخانه‌ای منتشر می‌کند. بهبود دوام بتن می‌تواند به پایدارتر شدن آن کمک کند.

مازیچ گفت: «نحوه پر شدن حفره‌های مواد آتشفشانی از طریق تبلور مجدد، چیزی شگفت‌انگیز است که ما می‌خواهیم آن را تکرار کنیم. ما موادی می‌خواهیم که بتوانند خود را ترمیم کنند.»

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