Вчені розкрили секрет дивовижної міцності бетону Стародавнього Риму

Секрет дивовижної міцності римських акведуків та інших будівель з бетону, простояли вже кілька тисячоліть під напором стихій, полягає в незвичайній «хімії» його двох основних компонентів — вулканічного попелу і морської води, йдеться в статті, опублікованій в журналі American Mineralogist.

«Рецепт виготовлення цього бетону був втрачений, і нікому ніколи не вдавалося його відновити. Римлянам пощастило, що у них був відповідний мінеральний приклад того, як працює цей бетон. Вони спостерігали за тим, як вулканічний попіл потрапляв в море і перетворювався в пемзу. Нам доведеться підібрати їх аналоги, так як і морська вода, і попіл є далеко не скрізь», — розповідає Мері Джексон (Marie Jackson) з університету Юти в Солт-Лейк-Сіті (США).

Стародавній Рим, як часто його критикують багато мистецтвознавці та історики науки, не залишив за собою настільки ж багата культурна спадщина, як Стародавня Греція, але зате древні римляни досягли успіху в двох практичних дисциплінах — правознавстві, архітектурі й будівництві. Римські дороги, водогони, Пантеон, інші собори та архітектурні споруди простояли багато тисяч років і використовуються досі.

Головним ноу-хау і дивом давньоримської будівельної індустрії був «цемент», opus caementicium — пращур сучасного бетону, з якого складені багато акведуки, Колізей, портові причали, стіни будинків та інших будівель у Римі та інших частинах колишнього Pax Romana. На відміну від сучасного бетону, складеного з цементу і щебеню, його давньоримський «тезка» був помітно міцніше і не розвалювався через кілька десятків років після потрапляння воду.

Навпаки, як зазначає Джексон, він ставав тільки міцніше після контакту з водою, про що писали Пліній Старший і багато інших хроністи часів імперського Риму. Це незвичайне властивість давньоримського бетону залишалося таємницею для вчених, так як про його склад і методикою виготовлення нам було відомо дуже мало – лише те, що він містив у собі пісок, гальку певних розмірів, вапно і вулканічний попіл.

Джексон і її колеги знайшли відповідь на це питання, освітивши кілька фрагментів давньоримського бетону за допомогою прискорювача частинок ALS в Националной лабораторії імені Лоуренса в Берклі. Вивчаючи знімки, отримані за допомогою цього приладу, вчені знайшли всередині бетону часів Цезаря й Августа вкрай незвичайну адже, яку вони там не очікували побачити кристали мінералу тоберморіта.

Це речовина, що складається з води, кальцію, алюмінію, кремнію і кисню, зазвичай утворюється в гідротермальних джерелах або в жерлах вулкана при надвисоких температурах, і виявлення його в «цементі» стало сюрпризом для вчених. Проаналізувавши структуру цих кристалів, Джексон і її колеги зрозуміли, як вони виникли, і знайшли пояснення неймовірної міцності давньоримського бетону.

Як виявилося, бетон формувався в два етапи, перший з яких був швидким, а другий – досить повільним за людськими мірками. Спочатку вапно взаємодіяла з молекулами, що містяться в попелі, і створювала всередині бетону лужне середовище, яка сприяла формуванню тоберморіта.

Він виникав всередині бетону в результаті проникнення в нього морської води та її взаємодії з лужним середовищем. Зростаючі кристали тоберморіта зчіплювалися між собою, що зміцнювало бетон і не дозволяло йому розвалитися на частини під дією хімічно агресивного морської води. Цей процес, як відзначають хіміки, може тривати кілька тисяч років, протягом яких бетон не тільки не руйнується, а стає тільки міцніше.

Зараз Джексон і кілька інших геологів намагаються відтворити рецепт давньоримського бетону, змішуючи різні типи вулканічного попелу з морською водою. Його створення, як сподіваються вчені, дозволить не тільки знайти заміну для звичайного цементу, виробництво якого є однією з самих екологічно «брудних» процедур, але і створити «вічні» дамби, припливні електростанції, хвилерізи та інші портові споруди.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *