Пантеон віком майже 2000 років досі неушкоджений: у чому секрет міцності давньоримського бетону

"Храм всіх богів" Пантеон, віком майже 2000 років, який височіє в Римі, тримає рекорд найбільшого у світі купола з неармованого бетону. Стародавні римляни були майстрами будівництва та інженерії.

Відео дня

За словами науковців, функціональні чудеса римлян спиралися на унікальний будівельний матеріал – пуцолановий бетон, який надавав спорудам неймовірну міцність. Міжнародна група дослідників визначила, що секрет сили давньоримського матеріалу не лише в його складниках, а й у методі їх змішування, пише ScienceAlert.

Властивості пуцоланового бетону, названого на честь італійського міста Поццуолі, пов’язують із його інгредієнтами: пуццоланою та сумішшю вулканічного попелу. При змішуванні з водою ці матеріали реагують і утворюють міцний бетон.

Проте міжнародна група дослідників на чолі з Массачусетським технологічним інститутом (MIT) виявила, що не тільки матеріали відіграють свою роль у міцності, але й методи їх змішування також відрізняються.

За словами науковців, у давньоримському бетоні буди виявлені невеликі білі шматочки вапна, наявність яких раніше пояснювали поганим змішуванням.

"Ідея про те, що наявність цих уламків вапна була просто приписана низькому контролю якості, мене завжди непокоїла", – сказав матеріалознавець Адмір Масік з MIT.

"Якщо римляни доклали стільки зусиль, щоб створити видатний будівельний матеріал, дотримуючись усіх детальних рецептів, які були оптимізовані протягом багатьох століть, чому вони доклали так мало зусиль, щоб забезпечити виробництво добре змішаного кінцевого продукту?", – задумався експерт.

Масік і команда експертів на чолі з інженером-будівельником Массачусетського технологічного інституту Ліндою Сеймур уважно вивчили 2000-річні зразки римського бетону з археологічного місця Прівернум в Італії.

Ці зразки були піддані сучасному мікроскопічному скануванню та різних рентгенівським дослідженням, щоб краще зрозуміти уламки вапна.

За словами дослідників, стандартне розуміння пуцоланового бетону полягає в тому, що він використовує гашене вапно. Вапняк нагрівають при високих температурах для отримання високоактивного їдкого порошку під назвою негашене вапно або оксид кальцію.

Відомо, що змішування негашеного вапна з водою дає гашене вапно, або гідроксид кальцію: дещо менш реакційну, менш їдку пасту. Відповідно до теорії, саме це гашене вапно стародавні римляни змішували з пуцоланою.

Проте виходячи з проведеного аналізу, уламки вапна в їхніх зразках не відповідають цьому методу. Швидше за все, римський бетон виготовлявся шляхом змішування негашеного вапна безпосередньо з пуцоланою та водою при надзвичайно високих температурах, окремо або на додаток до гашеного вапна. Цей процес команда називає "гарячим змішуванням", що призводить до утворення уламків вапна.

Адмір Масік наголосив, що переваги гарячого змішування подвійні. "По-перше, коли загальний бетон нагрівається до високих температур, це допускає хімічні процеси, які неможливі, якщо ви використовуєте лише гашене вапно, утворюючи високотемпературні сполуки, які інакше не утворилися б", – каже він.

"По-друге, ця підвищена температура значно скорочує час затвердіння та схоплювання, оскільки всі реакції прискорюються, що дозволяє значно пришвидшити будівництво", – додав матеріалознавець.

А ще уламки вапна дають бетону чудову здатність до самовідновлення, зазначають фахівці. Коли в бетоні утворюються тріщини, вони переважно переміщуються до уламків вапна, які мають більшу площу поверхні, ніж інші частинки в матриці.

Коли вода потрапляє в тріщину, вона реагує з вапном, утворюючи розчин, багатий кальцієм, який висихає і твердне у вигляді карбонату кальцію, склеюючи тріщину і запобігаючи її подальшому поширенню, пояснюють експерти.

Зараз команда дослідників працює над комерціалізацією свого бетону як більш екологічної альтернативи поточному. "Цей варіант може збільшити не тільки термін служби цих матеріалів, але й може підвищити довговічність бетонних складів, надрукованих на 3D-принтері", – підсумував Адмір Масік.

OBOZ.UA раніше писав, що археологи знайшли "приховану імперію" на руїнах давно втраченого римського міста.

Тільки перевірена інформація у нас у Telegram-каналі OBOZ.UA та Viber. Не ведіться на фейки!