Наука объяснила, почему римский бетон просуществовал почти 2000 лет.

(Газета Dan Tri) - Сооружение, построенное почти 2000 лет назад, является еще одним доказательством секрета долговечности древнеримского бетона, выдержавшего испытание временем.

До предполагаемого обрушения Помпеи в 79 году н.э. археологи обнаружили под вулканическим пеплом, погребенным под ним, идеально сохранившееся, «застывшее» сооружение, построенное по римским технологиям.

Купол Пантеона в Риме в настоящее время является самым большим сохранившимся в мире сооружением из неармированного бетона (Фото: Getty Images).

Здесь они обнаружили аккуратно сложенные груды материалов, в том числе компоненты, используемые для замешивания знаменитого своей прочностью бетона, за такими памятниками, как Пантеон, где массивный неармированный бетонный купол стоит уже тысячелетия.

Технология «горячего смешивания» раскрывает причину исключительной прочности римского бетона.

Недавно совершенно новый анализ показал, что секрет кроется в методе, который материаловед Адмир Масич из Массачусетского технологического института (MIT) называет «горячим смешиванием».

Этот метод предполагает прямое смешивание компонентов бетона, включая пуццолановую смесь вулканического пепла с негашеной известью, которая реагирует с водой, выделяя большое количество тепла внутри смеси.

При нагревании всего бетона до высоких температур происходят химические реакции, которые не возникли бы при использовании одной лишь извести, в результате чего образуются соединения, характерные для высокотемпературных условий.

Некоторые строительные материалы, найденные в Помпеях (Фото: Археологический парк Помпеи).

Однако повышение температуры значительно сокращает время схватывания и отвердевания, поскольку все реакции протекают быстрее, что позволяет проводить строительные работы на высоких скоростях.

В частности, оставшиеся в смеси частицы негашеной извести придавали римскому бетону способность со временем «самовосстанавливать» трещины.

При растрескивании бетона трещины, как правило, распространяются на частицы извести, которые имеют большую площадь поверхности, чем другие частицы матрицы.

Когда вода проникает в трещины, она вступает в реакцию с известью, образуя богатый кальцием раствор, который после высыхания формирует карбонат кальция, герметизируя трещину и предотвращая ее распространение.

«Этот материал имеет как историческую, так и научную ценность при правильной расшифровке. Он обладает способностью к самовосстановлению на протяжении тысяч лет, функционируя гибко и долговечно».

«Римский бетон выдерживал землетрясения, извержения вулканов, оставался под водой и противостоял суровой эрозии окружающей среды», — написал Масич в журнале Nature Communications.

Хотя технология горячего смешивания помогла объяснить многие загадки, окружающие долговечность римского бетона, это открытие не соответствует фактической формуле, описанной в трактате архитектора Витрувия «О архитектуре» (De architectura).

На фотографии справа изображена стена на археологическом участке в Помпеях и наложен на нее анализ ее состава. (Фото: Археологический парк Помпеи)

Согласно описанию Витрувия, известь перед смешиванием с пуццоланом необходимо было гасить водой; это несоответствие между древними записями и археологическими данными ставит ученых в тупик.

Труды Витрувия считаются наиболее полным источником информации о римской архитектуре и технологии opus caementicium (римского бетона), но представленные образцы раскрывают совершенно иную картину.

Под микроскопом в образцах раствора в стене были обнаружены явные признаки горячего перемешивания, фрагменты растрескавшейся извести, богатый кальцием реактивный слой, распространяющийся на частицы вулканического пепла, а также мельчайшие кристаллы кальцита и арагонита, образовавшиеся в полостях пемзы.

Рамановская спектроскопия подтвердила изменение минералов, а изотопный анализ выявил процессы карбонизации, происходящие с течением времени.

Применение самовосстанавливающегося бетона в современную эпоху.

По словам Масича, результаты показывают, что римляне готовили связующее вещество, беря негашеную известь, измельчая ее до определенного размера, смешивая в сухом виде с вулканическим пеплом, а затем добавляя воду для получения связующего вещества.

По мнению исследователей, эти знания могут быть применены в современном производстве бетона, демонстрируя мудрость наших предков.

Современный бетон — один из самых популярных строительных материалов в мире, но он не очень долговечен и легко разрушается уже через несколько десятилетий.

Процесс производства также наносит вред окружающей среде, потребляет ресурсы и выделяет парниковые газы. Повышение прочности бетона может способствовать его более экологичному использованию.

«То, как пустоты в вулканическом материале заполняются путем перекристаллизации, — это нечто удивительное, и мы хотим это воспроизвести. Нам нужны материалы, способные к самовосстановлению», — поделился Масич.

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