Виадуки, дороги и акведуки, построенные древними римлянами, пережили тысячелетия и даже сегодня радуют своим состоянием. Не менее впечатляющими являются свойства бетона тысячелетней давности.
За расследованием стоят представители нескольких различных исследовательских институтов из США, Италии и Швейцарии. После десятилетий исследований им, вероятно, удалось определить, чем обусловлена исключительная прочность конструкций, построенных с использованием римского бетона. Выводы, сделанные учеными, теперь доступны в Science Advances.
Основой этого древнего цемента оказался вулканический пепел из окрестностей Поццуоли, на берегу Неаполитанского залива. Этот материал был настолько полезен, что его возили по всей Империи, а позже использовали в строительстве. Документация, подготовленная архитекторами того времени, показала, что зола играла ключевую роль в производстве цемента, а затем и бетона.
Кроме того, члены команды отметили небольшой размер ярких ингредиентов, получаемых из извести. Поскольку они не фигурируют в формулах, используемых сегодня, их использование в древности вызывало как минимум недоумение. Долгое время ученые считали, что присутствие этих загадочных ингредиентов было делом случая и не играло существенной роли, и уж точно не помещалось в смесь намеренно.
Римский бетон, вероятно, содержал негашеную известь.
Одна из гипотез заключалась в том, что перед тем, как положить внутрь известь, ее нужно было предварительно смешать с водой. В конечном счете, однако, исследователи предположили, что римляне могли использовать негашеную известь, более реактивную форму. Смешивание должно было происходить при очень высоких температурах, что подтверждается современными анализами.
Преимущества горячего смешивания двояки.Во-первых, когда цемент нагревается до высокой температуры, он позволяет протекать реакциям, которые невозможны при использовании только гашеной извести, образуя высокотемпературные соединения, которые в противном случае не образовались бы.Во-вторых, эта повышенная температура значительно сокращает время отверждения и склеивания, поскольку все реакции ускоряются, что позволяет намного быстрее строить.объясняет адмир Масик из Массачусетского технологического института
Наночастицы, образовавшиеся в этом процессе, возможно, обеспечили римскому бетону способность к самовосстановлению. Когда в нем появлялись трещины, их можно было быстро заделать. Как? Материал, реагируя с водой, образовывал насыщенный кальцием раствор, который перекристаллизовывался в виде карбоната кальция и быстро заполнял щели или укреплял всю конструкцию. Чтобы убедиться, что такая гипотеза действительно может быть правдой, ученые создали две бетонные конструкции: одну с добавлением негашеной извести, а другую без нее. Через две недели оказалось, что появившиеся в «римском» бетоне трещины исчезли сами собой — в отличие от нынешней формулы.