Ученые выяснили, почему древние римские постройки сохранились до наших дней

Римский Пантеон, Колизей и другие исторические достопримечательности ежегодно привлекают более 7 миллионов посетителей. Это справедливо: на протяжении почти 2000 лет здания представляли собой осязаемые свидетельства древней Римской империи. Но сам факт внушительного возраста памятников уже давно заставляет ученых задаваться вопросом, как римлянам удавалось построить здания с такой структурной целостностью. Но похоже, что команда ученых из США, Швейцарии и Италии решила эту головоломку. Изучая образцы бетона из Привернума, древнего римского города и места археологических раскопок, ученые определили, что обнаруженная известь в потрескавшихся стенах, помогала римлянам реставрировать свои здания и таким образом, увеличила их долговечность.Римляне делали свой бетон в основном так же, как мы делаем сейчас, используя заполнитель (например, песок, гравий или вулканический туф), воду и связующее вещество. Ученые ранее предполагали, что римляне использовали вулканический пепел в качестве связующего вещества. Исторические тексты указывают на то, что зола из района Поццуоли перевозилась по Римской империи и использовалась в различных формах строительства. Считалось, что любые белые примеси, обнаруженные в бетоне, являются результатом плохого смешивания или низкокачественного сырья.Но энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (SEM-EDS) помогла археологам выявить истинную природу белых примесей. Белые примеси в бетоне римских зданий не являлись признаком низкого качества, а применялись для "заживления" трещин, образовавшихся в стенах зданий. Римляне использовали негашеную известь вместе с более традиционной гашеной известью (известь, смешанная с водой), когда делали связующие вещества. Поскольку негашеная известь более реакционноспособна, она вызвала экзотермическую реакцию, которая способствовала так называемому «горячему смешиванию».Оригинальный римский обломок извести (вверху) и современный образец.Горячее смешивание не только сократило время отверждения и схватывания бетона. При этом также образовывались соединения, связанные с высокой температурой, которые не могли образоваться только от гашеной извести. Во время спектроскопии в образцах были обнаружены наночастицы кальция, которые обладают связующими свойствами. Любые небольшие трещины, которые начали образовываться в бетоне, заполнялись специальным раствором, который вступал в реакцию с водой и полностью заполнял все пустое пространство. Как говорят ученые, этот раствор перекристаллизовывался и очень крепко держал всю конструкцию.Затем ученые решили проверить действие образцов римской извести в современном бетоне, который на самом деле требует большего ремонта (и выделяет гораздо больше углерода во время производства), чем его предшественник. В статье, опубликованной на прошлой неделе в журнале Science Advances, они описывают процесс объединения обычного портландцемента (OPC) с золой, песком и водой. Затем они добавили негашеную известь в некоторые образцы, оставив другие как есть. Исследователи сломали все свои образцы и пропустили воду через трещины, а затем оставили образцы в покое на две недели.Как и предполагали ученые, образцы, содержащие обломки извести, полностью «зажили» к концу двухнедельного периода. Вода больше не могла течь через те места, где когда-то были трещины. При этом образцы, изготовленные без негашеной извести, не заживали и продолжали пропускать воду через свои трещины.Теперь ученые намерены коммерциализировать бетон, содержащий негашеную известь. «Один из способов уменьшить углеродный след цемента… заключается в повышении долговечности бетона за счет включения функций самовосстановления», — пишут они. «В результате увеличенный срок службы в сочетании с сокращением потребности в капитальном ремонте может, таким образом, уменьшить воздействие на окружающую среду и улучшить экономический жизненный цикл современных цементных конструкций».