Наука пояснила, чому римський бетон проіснував майже 2000 років.

(Газета Dan Tri) - Споруда, збудована майже 2000 років тому, є ще одним доказом секрету довговічності давньоримського бетону, який витримав випробування часом.

Перед ймовірним обвалом Помпеїв у 79 році нашої ери археологи виявили під вулканічним попелом, який поховав її, ідеально збережену, «заморожену» структуру римських будівельних технік.

Купол Пантеону в Римі наразі є найбільшою неармовано-бетонною спорудою, що досі існує у світі (Фото: Getty Images).

Тут вони знайшли акуратно складені купи матеріалів, включаючи компоненти, що використовуються для змішування відомого своєю міцністю бетону, за такими пам'ятниками, як Пантеон, де масивний неармований бетонний купол стоїть тисячоліттями.

Технологія «гарячого змішування» розкриває причину надзвичайної міцності римського бетону.

Нещодавно абсолютно новий аналіз показав, що секрет криється в техніці, яку вчений- матеріалознавець Адмір Масіч з Массачусетського технологічного інституту (MIT) називає «гарячим змішуванням».

Цей метод передбачає безпосереднє змішування компонентів бетону, включаючи пуцоланову суміш вулканічного попелу з негашеним вапном, яка реагує з водою, виділяючи велику кількість тепла всередині суміші.

Коли весь бетон нагрівається до високих температур, виникають хімічні реакції, які не відбуваються без вапна, утворюючи сполуки, характерні для умов високої температури.

Деякі будівельні матеріали, знайдені в Помпеях (Фото: Археологічний парк Помпеїв).

Однак підвищена температура значно скорочує час тужавлення та затвердіння, оскільки всі реакції відбуваються швидше, що дозволяє виконувати будівництво з високою швидкістю.

Зокрема, частинки негашеного вапна, що залишилися в суміші, надали римському бетону здатність з часом «самовідновлюватися» тріщинами.

Коли бетон тріскається, тріщини мають тенденцію поширюватися на частинки вапна, які мають більшу площу поверхні, ніж інші частинки матриці.

Коли вода проникає в тріщини, вона реагує з вапном, створюючи розчин, багатий на кальцій, який після висихання утворює карбонат кальцію, герметизуючи тріщину та запобігаючи її поширенню.

«Цей матеріал має як історичну, так і наукову цінність за умови правильної розшифровки. Він має здатність до самовідновлення протягом тисячоліть, функціонуючи гнучко та довговічно».

«Римський бетон витримував землетруси, виверження вулканів, виживав під водою та протистояв жорсткій ерозії навколишнього середовища», – сказав Масік у журналі Nature Communications.

Хоча техніка гарячого змішування допомогла пояснити значну частину таємниці, що оточує довговічність римського бетону, це відкриття не відповідає фактичній формулі, описаній у трактаті архітектора Вітрувія «De architectura».

Праворуч накладено зображення стіни на місці розкопок у Помпеях та композиційний аналіз. (Фото: Археологічний парк Помпеїв)

Згідно з описом Вітрувія, вапно потрібно було гасити водою, перш ніж змішувати його з пуцоланом; ця розбіжність між стародавніми записами та археологічними даними спантеличила вчених.

Праці Вітрувія вважаються найповнішим джерелом інформації про римську архітектуру та технологію opus caementicium (римського бетону), але зразки розкривають зовсім іншу історію.

Під мікроскопом зразки розчину в стіні мали чіткі ознаки гарячого змішування, розтріскані фрагменти вапна, багатий на кальцій реактивний шар, що поширювався на частинки вулканічного попелу, а також крихітні кристали кальциту та арагоніту, що утворилися в порожнинах пемзи.

Раманівська спектроскопія підтвердила зміну мінералів, тоді як ізотопний аналіз виявив процеси карбонізації, що відбуваються з часом.

Застосування самовідновлюваного бетону в сучасний час.

За словами Масіка, результати показують, що римляни готували сполучну речовину, взявши негашене вапно, подрібнивши його до певного розміру, змішавши його в сухому вигляді з вулканічним попелом, а потім додавши воду для створення сполучної речовини.

За словами дослідників, ці знання можна застосувати до сучасного виробництва бетону, демонструючи мудрість наших предків.

Сучасний бетон є одним з найпопулярніших будівельних матеріалів у світі, але він не дуже міцний і легко руйнується вже через кілька десятиліть.

Виробничий процес також шкодить навколишньому середовищу, споживає ресурси та викидає парникові гази. Покращення довговічності бетону може допомогти зробити його більш екологічним.

«Спосіб, у який порожнечі у вулканічному матеріалі заповнюються шляхом перекристалізації, – це щось дивовижне, що ми хочемо відтворити. Нам потрібні матеріали, які можуть самовідновлюватися», – поділився Масік.

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