Инфраструктура Древнего Рима может пристыдить современные здания своей прочностью и долговечностью. Причиной этому может быть уникальный «самовосстанавливаемый» бетон, позволяющий архитектурным шедеврам Древнего Рима оставаться целыми на протяжении тысячелетий.
Согласно заявлению Массачусетского технологического института, неармированный бетонный купол Пантеона, строительство которого было завершено около 125 года нашей эры, остается неприкосновенным и сегодня. Ученые давно удивлялись, как римляне достигли столь огромного инженерного подвига. В новой статье, опубликованной в журнале Science Advances, химик Массачусетского технологического института Адмир Масич и другие исследователи предполагают, что римский бетон мог самостоятельно заполнять трещины. По словам ученых, эта находка открывает новое представление о Древнем Риме, но также дает план по усовершенствованию современного бетона.
Чтобы изучить крепкий строительный материал, исследователи взяли образцы строительного раствора со стен древнего города Привернум близ Рима. Образцы имели схожий состав с другими римскими образцами бетона того же периода.
Цементный раствор содержал небольшие белые куски кальциевых отложений, которые называются обломками извести. Ранее исследователи считали, что куски означали, что римляне недостаточно хорошо смешивали бетон. Но Масича это не убедило. Исследователь отмечал:
Для меня было трудно поверить, что древнеримские инженеры не справились бы со своей работой, потому что они действительно тщательно выбирали и обрабатывали материалы.
Анализ выявил происхождение обломков извести: древние инженеры использовали сухую, наиболее реакционноспособную форму известняка – негашеную известь вместо или в дополнение к гашеной извести, которая сначала смешивается с водой. Смешивание с негашеной известью приводило к химическим реакциям, вызывая экстремальные температуры, известные как «горячее смешивание», и создавая отложение кальция.
Исследователи обнаружили, что отложения также служили определенным целям. Они предположили, что когда вода попадает в трещины в бетоне, она может растворять куски кальция. Затем растворенные химические вещества могут перекристаллизоваться или реагировать с другими материалами, заполняя трещины и укрепляя структуру.
Чтобы проверить это, команда изготовила бетон по римскому и современному рецептам. Затем они сломали бетон и пропускали через него воду в течение 30 дней. Позже современный бетон все еще пропускал воду, а римский – нет, что свидетельствует о том, что трещины были заполнены.
Масич убежден, что современные материалы, вдохновленные римским бетоном, могут быть экономически эффективным способом продлить срок службы современной инфраструктуры благодаря механизмам самовосстановления, продемонстрированным в исследовании. Поскольку около 8 процентов глобальных выбросов парниковых газов произошли от производства цемента, более долговечный бетон также может снизить вклад промышленности в изменение климата.
