کشف رازی که به بتن رومی کمک می‌کند هزاران سال دوام بیاورد

(دن تری) - بدون فناوری مدرن، سازه‌های روم باستان هنوز بیش از ۲۰۰۰ سال است که پابرجا مانده‌اند.

بتن خود ترمیم شونده

بتن ماده اصلی اکثر سازه‌های مدرن است. اما در مقایسه با دوام باورنکردنی بناهای باستانی مانند کولوسئوم یا پانتئون، بتن امروزی طول عمر بسیار کوتاه‌تری دارد و دائماً نیاز به تعمیر دارد. چه چیزی این تفاوت را ایجاد می‌کند؟

یک مطالعه جدید از موسسه فناوری ماساچوست (MIT، ایالات متحده آمریکا) راز پنهان در اعماق بلوک‌های بتنی روم باستان را آشکار کرده است. این راز، توانایی خودترمیمی است، ویژگی‌ای که به نظر می‌رسد فقط در داستان‌های علمی تخیلی وجود دارد.

کولوسئوم رومی هنوز پس از هزاره‌ها پابرجاست. (عکس: Archdaily).

تیم تحقیقاتی نمونه‌های بتنی گرفته شده از ویرانه‌های دیوار باستانی شهر در پریورنوم (ایتالیا) را تجزیه و تحلیل کردند. نتایج نشان داد که اگرچه مواد اصلی هنوز مواد آشنایی مانند خاکستر آتشفشانی پوزولانا، توف و آهک بودند، اما بلورهای سفید کوچکی در داخل آنها ظاهر شدند که زمانی تصور می‌شد "اشتباهات ناشی از اختلاط نادرست" هستند.

در واقع، خود آهک کلید حل مشکل است. وقتی بتن ترک می‌خورد و آب به داخل آن نفوذ می‌کند، پوسته‌های آهک واکنش نداده بلافاصله یک فرآیند شیمیایی را آغاز می‌کنند و یک محلول کلسیم اشباع ایجاد می‌کنند.

این محلول سپس به کربنات کلسیم متبلور می‌شود، ترکیبی که می‌تواند ترک‌ها را پر کند و ذرات مواد اطراف را دوباره به هم بچسباند. به این ترتیب، بتن بدون دخالت انسان ساختار خود را "وصله" می‌کند.

این واکنش کاملاً طبیعی است، شبیه به روشی که بدن انسان زخم‌های روی پوست را التیام می‌بخشد. به گفته تیم تحقیقاتی، این یک ویژگی بسیار نادر در مصالح ساختمانی است: مکانیسم «خودترمیمی شیمیایی».

روش‌های مختلف تولید

تفاوت بزرگ دیگر، تکنیک مورد استفاده برای ساخت بتن است. رومی‌ها به جای استفاده از آهک آب‌دیده (آهک مخلوط با آب)، ممکن است از تکنیک اختلاط گرم استفاده کرده باشند. آن‌ها آهک زنده را مستقیماً به مخلوط سنگدانه و خاکستر پوزولان اضافه می‌کردند و سپس آب اضافه می‌کردند.

این تصویر بزرگنمایی شده، سیمانیت کلسیم آلومینوسیلیکات (CASH) را نشان می‌دهد که هنگام واکنش خاکستر آتشفشانی و آهک با آب دریا تشکیل می‌شود. کریستال‌های پلاتینیوم آل-توبرموریت در ماتریس سیمانیت CASH رشد کرده‌اند (عکس: گتی).

واکنش حرارتی حاصل از این فرآیند، قطعات آهک تجزیه نشده‌ای ایجاد می‌کند که به عنوان مخزن کلسیم عمل می‌کنند.

پس از ده‌ها یا حتی صدها سال، هنگامی که بلوک بتنی به دلیل آب و هوا، زلزله یا بارها ترک می‌خورد، این ذخایر کلسیم فعال می‌شوند و یک واکنش زنجیره‌ای خود ترمیم شونده ایجاد می‌کنند.

این کشف نه تنها به توضیح اینکه چرا سازه‌های رومی هزاران سال دوام آورده‌اند کمک می‌کند، بلکه مسیرهای جدیدی را برای صنعت مصالح ساختمانی مدرن نیز می‌گشاید.

پروفسور ادمیر ماسیچ - رئیس تیم تحقیقاتی دانشگاه MIT - گفت که اگر این فناوری خودترمیمی بازسازی و در بتن مدرن به کار گرفته شود، می‌توانیم عمر ساختمان را افزایش دهیم، هزینه‌های تعمیر را به میزان قابل توجهی کاهش دهیم و از همه مهم‌تر، انتشار گازهای گلخانه‌ای را کم کنیم.

صنعت سیمان مسئول حدود ۸ درصد از انتشار کربن جهانی است که بیشتر آن از تولید، حمل و نقل و نگهداری ساختمان‌ها ناشی می‌شود. توسعه بتن خود ترمیم شونده مانند بتن‌های رومی باستان می‌تواند این وضعیت را تغییر دهد.

بدون نیاز به مواد فوق پیشرفته یا فرآیندهای صنعتی پیچیده، تکنیک‌های باستانی هنوز قدرت جاودانه خود را اثبات می‌کنند. و گاهی اوقات، برای پیشرفت، بشریت مجبور است به آنچه اجداد ما پشت سر گذاشته‌اند، نگاه کند.

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