เหตุใดคอนกรีตโรมันอายุ 2,000 ปีจึงยัง "เหนือกว่า" คอนกรีตสมัยใหม่ในด้านความทนทานได้?

ยิ่งโดนฝนและแสงแดดมากเท่าไหร่ คอนกรีตที่ชาวโรมันโบราณสร้างขึ้นก็จะยิ่งทนทานมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งต้องขอบคุณความลับพิเศษในวัสดุและวิธีการผสมคอนกรีต

ชาวโรมันโบราณเป็นที่รู้จักในฐานะผู้เชี่ยวชาญด้านการก่อสร้างและวิศวกรรมศาสตร์ หนึ่งในผลงานชิ้นเอกที่น่าประทับใจที่สุดของพวกเขาคือระบบส่งน้ำซึ่งยังคงใช้งานอยู่จนถึงทุกวันนี้ ความทนทานเหนือกาลเวลาของโครงสร้างโรมันนั้นส่วนใหญ่มาจากวัสดุเฉพาะที่เรียกว่าคอนกรีตปอซโซลานิก

คอนกรีตประเภทนี้ได้รับการตั้งชื่อตามเมืองโปซซูโอลีในประเทศอิตาลี และเป็นปัจจัยที่ช่วยให้โครงสร้างโรมันหลายแห่งสามารถคงอยู่ได้นานหลายพันปี ตัวอย่างทั่วไปคือวิหารแพนธีออน ซึ่งเป็นโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กที่ใหญ่ที่สุดในโลก หลังจากผ่านไปเกือบ 2,000 ปี วิหารแพนธีออนยังคงตั้งตระหง่านอยู่ ซึ่งเป็นเครื่องพิสูจน์ถึงความซับซ้อนของวิศวกรรมศาสตร์โรมันโบราณ

คอนกรีตโรมันและ “ความลับ” ของการรักษาตัวเอง

คอนกรีตปอซโซลานิกทำจากส่วนผสมของเถ้าภูเขาไฟ (ปอซโซลานา) และปูนขาว เมื่อผสมกับน้ำ ส่วนผสมทั้งสองนี้จะทำปฏิกิริยาทางเคมีเพื่อสร้างคอนกรีตที่แข็งแรง แต่ความลับของคอนกรีตโรมันไม่ได้มีแค่ส่วนผสมเท่านั้น แต่ยังอยู่ที่วิธีการผสมของชาวโรมันด้วย

นักวิทยาศาสตร์ พบก้อนปูนสีขาวเล็กๆ จากตัวอย่างคอนกรีตโรมันที่ขุดพบ ก่อนหน้านี้ คิดว่าเป็นผลมาจากการผสมคอนกรีตที่ไม่ดีหรือวัสดุคุณภาพต่ำ อย่างไรก็ตาม การวิจัยจากทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) กลับแสดงให้เห็นสิ่งที่ตรงกันข้าม ก้อนปูนเหล่านี้ไม่ใช่ข้อผิดพลาดทางเทคนิคแต่เป็น "กุญแจสำคัญ" ในการสร้างความทนทานที่โดดเด่นของคอนกรีตโรมัน

ทีมนักวิจัย MIT นำโดยนักวิทยาศาสตร์ Admir Masic วิเคราะห์ตัวอย่างคอนกรีตอายุ 2,000 ปีจากแหล่ง Privernum ในอิตาลี พวกเขาค้นพบว่าแทนที่จะใช้ปูนขาว (ปูนขาวทั่วไปที่ทำจากแคลเซียมไฮดรอกไซด์) ชาวโรมันอาจใช้ปูนขาว (แคลเซียมออกไซด์) และผสมโดยตรงกับปอซโซลานาและน้ำที่อุณหภูมิสูงมาก เทคนิคนี้เรียกว่า “การผสมร้อน”

ตามการวิจัย พบว่ากระบวนการผสมแบบร้อนมีประโยชน์สำคัญสองประการ ประการแรก อุณหภูมิสูงจะสร้างสารประกอบทางเคมีพิเศษที่ไม่สามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ปูนขาวเพียงอย่างเดียว ทำให้คอนกรีตมีความทนทานมากขึ้น นอกจากนี้ เวลาในการบ่มและแข็งตัวของคอนกรีตยังสั้นลง ช่วยให้ชาวโรมันสามารถสร้างโครงสร้างได้เร็วขึ้น

คุณสมบัติที่พิเศษที่สุดของเทคนิคการผสมร้อนคือความสามารถในการซ่อมแซมตัวเองของคอนกรีต เมื่อคอนกรีตมีรอยแตกร้าว รอยแตกร้าวเหล่านั้นมีแนวโน้มที่จะขยายไปถึงก้อนปูนขาวในบล็อกคอนกรีต เมื่อสัมผัสกับน้ำ ปูนขาวจะทำปฏิกิริยาทางเคมีจนเกิดสารละลายที่มีแคลเซียมสูง สารละลายนี้จะทำให้แห้ง ทำให้เกิดแคลเซียมคาร์บอเนต และ "ปิด" รอยแตกร้าว ป้องกันไม่ให้รอยแตกร้าวแพร่กระจาย

หลักฐานจากโครงสร้างโบราณ

ความสามารถในการรักษาตัวเองนี้ได้รับการสังเกตอย่างชัดเจนในโครงสร้างของโรมันโบราณ ตัวอย่างเช่น ที่หลุมฝังศพของ Caecilia Metella รอยแตกร้าวในคอนกรีตถูกเติมเต็มด้วยแคลไซต์อย่างสมบูรณ์ ซึ่งเป็นแคลเซียมคาร์บอเนตในรูปแบบผลึก ที่กำแพงกั้นทะเลอายุ 2,000 ปี แม้ว่าจะได้รับความเสียหายจากมหาสมุทรอยู่ตลอดเวลา แต่คอนกรีตของโรมันยังคงสภาพเกือบสมบูรณ์ พูดอย่างง่ายๆ ก็คือ ยิ่งสัมผัสกับลม ฝน และสภาพอากาศที่เลวร้ายมาก คอนกรีตโรมันก็จะยิ่งแข็งแกร่งมากขึ้น

เพื่อทดสอบทฤษฎีนี้ ทีมงานได้สร้างคอนกรีตโรมันขึ้นมาใหม่โดยใช้เทคนิคการผสมร้อนกับปูนขาว พวกเขายังได้สร้างคอนกรีตที่ปราศจากปูนขาวเพื่อใช้เปรียบเทียบด้วย ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าคอนกรีตวิธีโรมันสามารถปิดรอยแตกร้าวได้ด้วยตัวเองภายในสองสัปดาห์ ในขณะที่คอนกรีตทั่วไปยังคงมีรอยแตกร้าวอยู่

จะเห็นได้ว่าคอนกรีตโรมันไม่เพียงแต่เป็นพยานถึงความคิดสร้างสรรค์และวิสัยทัศน์ของชาวโรมันโบราณเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งที่มาของแรงบันดาลใจให้กับอุตสาหกรรมการก่อสร้างสมัยใหม่ด้วย ความสามารถในการรักษาตัวเองและความทนทานที่เหลือเชื่ออาจเปิดโอกาสใหม่ๆ ให้กับวัสดุก่อสร้างในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของความต้องการโซลูชันที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ที่มา: https://giadinh.suckhoedoisong.vn/vi-sao-be-tong-la-ma-2000-nam-tuoi-van-danh-bai-be-tong-thoi-nay-ve-do-ben-bi-172241203073635492.htm