Пантеон в возрасте почти 2000 лет до сих пор неповрежден: в чем секрет прочности древнеримского бетона

"Храм всех богов" Пантеон, возрастом почти 2000 лет, возвышающийся в Риме, держит рекорд крупнейшего в мире купола из неармированного бетона. Древние римляне были мастерами строительства и инженерии.

Видео дня

По словам ученых, функциональные чудеса римлян опирались на уникальный строительный материал – пуццолановый бетон, который придавал постройкам невероятную прочность. Международная группа исследователей определила, что секрет силы древнеримского материала не только в его составляющих, но и методе их смешения, пишет ScienceAlert.

Свойства пуццоланового бетона, названного в честь итальянского города Поццуоли, связывают с его ингредиентами: пуццоланой и смесью вулканического пепла. При смешивании с водой эти материалы реагируют и образуют крепкий бетон.

Тем не менее, международная группа исследователей во главе с Массачусетским технологическим институтом (MIT) обнаружила, что не только материалы играют свою роль в прочности, но и методы их смешивания также отличаются.

По словам ученых, в древнеримском бетоне были обнаружены небольшие белые кусочки извести, наличие которых ранее объясняли плохим смешением.

"Идея о том, что наличие этих обломков извести была просто приписана низкому контролю качества, меня всегда беспокоила", – сказал материаловед Адмир Масик из MIT.

"Если римляне приложили столько усилий, чтобы создать выдающийся строительный материал, придерживаясь всех детальных рецептов, оптимизированных на протяжении многих веков, почему они приложили так мало усилий, чтобы обеспечить производство хорошо смешанного конечного продукта?", – задумался эксперт.

Масик и команда экспертов во главе с инженером-строителем Массачусетского технологического института Линдой Сеймур внимательно изучили 2000-летние образцы римского бетона из археологического места Привернума в Италии.

Эти образцы были подвергнуты современному микроскопическому сканированию и различным рентгеновским исследованиям, чтобы лучше понять обломки извести.

По словам исследователей, стандартное понимание пуццоланового бетона заключается в том, что он использует гашеную известь. Известняк нагревают при высоких температурах для получения высокоактивного едкого порошка под названием негашеной известью или оксидом кальция.

Известно, что смешивание негашеной извести с водой дает гашеную известь или гидроксид кальция: несколько менее реакционную, менее едкую пасту. Согласно теории, именно эту гашеную известь древние римляне смешивали с пуццоланой.

Однако, исходя из проведенного анализа, обломки извести в их образцах не соответствуют этому методу. Скорее всего, римский бетон производился путем смешивания негашеной извести непосредственно с пуццоланой и водой при чрезвычайно высоких температурах, отдельно или в дополнение к гашеной извести. Этот процесс команда называет "горячим смешением", что приводит к образованию обломков извести.

Адмир Масик отметил, что преимущества горячего смешения двойные. "Во-первых, когда общий бетон нагревается до высоких температур, это допускает химические процессы, которые невозможны, если вы используете только гашеную известь, образуя высокотемпературные соединения, которые бы иначе не образовались", – говорит он.

"Во-вторых, эта повышенная температура значительно сокращает время отверждения и схватывания, поскольку все реакции ускоряются, что позволяет значительно ускорить строительство", – добавил материаловед.

А еще обломки извести дают бетону отличную способность к самовосстановлению, отмечают специалисты. Когда в бетоне образуются трещины, они предпочтительно перемещаются к обломкам извести, имеющим большую площадь поверхности, чем другие частицы в матрице.

Когда вода попадает в трещину, она реагирует с известью, образуя раствор, богатый кальцием, который высыхает и затвердевает в виде карбоната кальция, склеивая трещину и предотвращая дальнейшее распространение, объясняют эксперты.

Сейчас команда исследователей работает над коммерциализацией своего бетона как более экологичной текущей альтернативы. "Этот вариант может увеличить не только срок службы этих материалов, но и может повысить долговечность бетонных составов, отпечатанных на 3D-принтере", – подытожил Адмир Масик.

OBOZ.UA ранее писал, что археологи нашли "скрытую империю" на руинах давно утраченного римского города.

Только проверенная информация у нас в Telegram-канале OBOZ.UA и Viber. Не ведитесь на фейки!