Почти два тысячелетия прошло с момента расцвета Римской империи, а её величественные сооружения, в частности римский Пантеон, акведуки в Сеговии и термы в Англии, продолжают впечатлять своей прочностью. Секрет их долговечности во многом кроется в уникальном римском бетоне. Ученые до сих пор пытаются полностью разгадать тайну его создания, хотя некоторые ключевые ингредиенты и особенность самовосстановления под воздействием дождя уже известны.
Об этом сообщает ProIT
Сравнение с современными материалами
Современный бетон изготавливается на основе цемента – мелкого порошка, который твердеет при смешивании с водой. Основным компонентом цемента является известняк, который нагревают с другими материалами до высоких температур, образуя клинкер. Измельчение клинкера с добавками дает портландцемент, самый распространенный вид цемента сегодня. По словам экспертов, сооружения из портландцемента могут прослужить от 75 до 100 лет, что значительно меньше, чем римские аналоги.
Уникальные ингредиенты римского бетона
Римляне построили Пантеон около 2000 лет назад, но он настолько прочен, что люди до сих пор им пользуются. Использование материалов, похожих на бетон, восходит еще к эпохе неолита. Древние сирийцы случайно создали известь, нагревая камни в кострах. Позже, около 1100 года до нашей эры, майя в Мезоамерике разработали предшественники бетона на основе негашеной извести. Однако римский бетон отличался особым составом и методом приготовления, что позволило ему создавать настоящие архитектурные чудеса, которые, по словам историков,
“построили империю”
еще с третьего века до нашей эры.
Секрет долговечности римского бетона кроется в сочетании ингредиентов, в частности в использовании пуццоланы – вулканического пепла из итальянского города Поццуоли. Этот пепел, содержащий кремний и глинозем, реагировал с известью и водой при комнатной температуре, образуя более прочный и устойчивый бетон, способный твердеет даже под водой. Еще одним ключевым компонентом были фрагменты извести – небольшие кусочки негашеной извести, которые придавали бетону уникальную способность к самовосстановлению. Проникая в трещины, вода вступала в реакцию с этими фрагментами, образуя кристаллы кальцита, которые заполняли повреждения. Примером является 2000-летняя гробница Цецилии Метелли поблизости от Рима, трещины которой содержат кристаллы кальцита.
Исследователи из Массачусетского технологического института с помощью современных методов анализа подтвердили важную роль фрагментов извести в долговечности римского бетона. Они также обнаружили, что римляне использовали метод горячего смешивания, сочетая негашеную известь с пуцоланой, водой и другими ингредиентами с последующим нагреванием. Как отмечает Science Advances, этот метод способствует раскрытию способности фрагментов извести к самовосстановлению и ускоряет процесс твердения по сравнению с использованием гашеной извести, распространенной сегодня.
Современное производство портландцемента не предполагает образования фрагментов извести, поскольку клинкер измельчается до мелкого порошка. Напротив, римляне, вероятно, при горячем смешивании сохраняли эти фрагменты как небольшие включения в цементе. Независимо от того, понимали ли римляне гениальность своего рецепта, долговечность их бетона говорит сама за себя. Даже сегодня прикосновение к римской стене, которая остается такой же твердой, как и две тысячи лет назад, вызывает восхищение. Ученые продолжают исследовать секреты римского бетона, пытаясь воспроизвести его уникальные свойства для современного строительства.