Римляне начали производить бетон более 2000 лет назад, но он не был похож на сегодняшний бетон. У них была другая формула, в результате чего вещество было не таким прочным, как современный продукт. Тем не менее, такие сооружения, как Пантеон и Колизей, сохранились на протяжении столетий, часто практически не обслуживаясь. Геологи, археологи и инженеры изучают свойства древнеримского бетона, чтобы разгадать тайну его долговечности.
«Римский бетон — это . . . значительно слабее современных бетонов. Он примерно в десять раз слабее», — говорит Ренато Перуккио, инженер-механик из Университета Рочестера в Нью-Йорке. «Предполагается, что этот материал обладает феноменальной стойкостью с течением времени».
Эта устойчивость или долговечность по отношению к элементам может быть связана с одним из ключевых ингредиентов бетона: вулканическим пеплом. Современный бетон представляет собой смесь цемента на известковой основе, воды, песка и так называемых заполнителей, таких как мелкий гравий.
Формула римского бетона также начинается с известняка: строители сжигали его для получения негашеной извести, а затем добавляли воду для получения пасты. Затем они смешали вулканический пепел — обычно три части вулканического пепла на одну часть извести, согласно трудам Витрувия, архитектора и инженера первого века до нашей эры. Вулканический пепел вступал в реакцию с известковой пастой, создавая прочный раствор, который смешивали с кусками кирпича или вулканических пород размером с кулак, называемыми туфом, а затем укладывали на место, чтобы сформировать такие конструкции, как стены или своды.
«Император Август был движущей силой систематизации и стандартизации растворных смесей с использованием Pozzolane Rosse, — говорит Мари Джексон, геолог и инженер-исследователь из Калифорнийского университета в Беркли. Она добавляет, что римские строители, вероятно, предпочитали отложение золы из-за прочности бетона, изготовленного из него. «Это был секрет бетона, который был очень хорошо сцепленным, прочным материалом».
Джексон и ее коллеги изучали химический состав бетонов, изготовленных с использованием Pozzolane Rosse. Уникальная смесь минералов пепла, по-видимому, помогла бетону противостоять химическому распаду и повреждениям.