Розгадана загадка міцності давньоримського бетону

Чимало римських споруд, зокрема знамениті акведуки, зведені з пуцоланового бетону. Це неймовірно міцний матеріал. Вчені вважають, що саме він робив римські будівлі надстійкими. Але тільки зараз вони розгадали правильний “рецепт приготування” знаменитого римського бетону.

Про це розповідає Science Alert. 

Римський Пантеон височіє у незмінному стані от вже 2000 років. Він рекордсмен світу за розміром купола з неармованого бетону. Властивості цього бетону традиційно пояснюються його інгредієнтами. Це пуцолана, суміш вулканічного попелу, названого на честь італійського міста Поццуолі, де його чимало, та вапно. Під впливом води ці два метеріали вступають в реакцію та утворюють міцний бетон.

От тільки, як з’ясувалося, це не єдиний секрет. І розкрила його Міжнародна група дослідників на чолі з фахівцями Массачусетського технологічного інститута. Вони встановили, що і матеріали, і способи їх змішування відрізняються від того, що сучасні люди собі уявляли. 

Допомогли дослідникам дрібні білі шматочки вапна. Раніше їх списували на погано змішані інгредієнти бетону. І тільки матеріалознавець Адмір Масік поставив під сумнів багаторічне судження. 

Автори нової роботи ретельно вивчили 2000-річні зразки римсього бетону з археологічних розкопок Привернум в Італії. Їх піддали скануючій електронній мікроскопії великої площі, енегродисперсійній рентгенівській спектроскопії, порошковій рентгенівській дифракції та конфокальній візуалізації. А все для того, щоб краще зрозуміти вапнові грудочки.

Науковці досліджували характер використаного вапна. У традиційному розумінні для виготовлення пуцоланового бетону використовували гашене вапно. Спочатку вапняк нагрівають за високих температур, щоб отримати високореактивний їдкий порошок – негашене вапно або оксид кальцію. А вже під час його змішування з водою отримуємо гашене вапно або гідроксид кальцію. Отримана в результаті паста менш реакційна і менш їдка. Згідно з теорією, саме гашене вапно древні римляни змішували з пуцоланою.

От тільки теперішнє дослідження показало, що вапнові грудочки у стародавніх зразках не відповідають цьому методу.  Швидше за все, рецепт приготування був дещо інший. Римський бетон виготовляли шляхом змішування негашеного вапна безпосередньо з пуцоланою і водою за надзвичайно високих температур – окремо або як додаток до гашеного вапна. Цей процес вчені називають «гарячим змішуванням», і саме в його результаті утворюються вапнові грудочки.

“Переваги такого змішування полягають у такому. По-перше, коли весь бетон нагрівається до високих температур, це дозволяє використовувати міцніші хімічні речовини, а по-друге, такий метод дозволяє створювати бетон швидше, що також має важливу роль при прискоренні будівництва споруд” — каже Масік.