Исследователи наконец выяснили, благодаря чему римский бетон, использовавшийся для возведения монументальных сооружений Римской империи, сохраняет свою прочность и способен к самовосстановлению даже спустя тысячелетия.
Об этом сообщает ProIT
Уникальный состав и технология производства
В основе этих открытий – новый анализ руин в Помпеях, а также исследования, проведенные специалистами Массачусетского технологического института (MIT). Учёные доказали, что решающим компонентом римского бетона является пуцолан — вулканический порошок из района Поццуоли, расположенного недалеко от Везувия. Именно этот материал смешивали с известью и другими сухими ингредиентами, после чего добавляли воду, запуская так называемое «горячее смешивание».
В процессе застывания бетона в его структуре оставались микроскопические пустоты с высокореактивной негашеной известью в виде мелких белых зерен. По словам доцента MIT и одного из авторов исследования Адмира Масића, именно эти вкрапления определяют долговечность материала. Если в бетоне появляются трещины, вода, попадающая внутрь, вступает в реакцию с негашеной известью, заставляя её растворяться, перекристаллизовываться и эффективно заполнять трещины. Таким образом, бетон самостоятельно восстанавливает свою структуру.
«Римский цемент прочен, он самовосстанавливается и является динамичной системой», – отмечает Масић.
Доказательства на основе археологических данных
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, позволило устранить противоречия между современными научными теориями и описанием римского инженера Витрувия. Последний в своём трактате «De architectura libri decem» описывал другую методику приготовления материала. Для проверки гипотез команда MIT проанализировала археологические образцы с строительной площадки в Помпеях.
Микроструктурный и химический анализ подтвердил, что фрагменты негашеной извести смешивали с другими сухими компонентами до добавления воды. Исследование изотопного состава помогло отличить горячее смешанное известь от традиционной гашеной, упомянутой Витрувием. Учёные пришли к выводу, что римляне смешивали измельчённый кальцинированный известняк (негашеную известь) и вулканический пепел, а воду добавляли уже в конце, что и запускало процесс горячего смешивания. Несмотря на различия в трактовке, Масић считает, что Витрувий мог быть неправильно истолкован или же описывал именно скрытое тепловыделение, характерное для этой стадии приготовления материала.
Открытие механизма самовосстановления римского бетона открывает новые перспективы для современных строительных технологий, позволяя создавать долговечные материалы с чрезвычайной стойкостью к разрушениям.