Обзор немецких медиа
🗞(+)Frankfurter Allgemeine Zeitung в статье «Был ли бетон римлян лучше, чем наш сегодняшние стройматериалы?» Рассказывает, что если бы римский Пантеон был построен из современных материалов, то, скорее всего, он бы уже не существовал. Теперь исследователи знают, почему античные здания сохранились гораздо лучше, чем современные. Уровень упоротости: отсутствует 🟢
Древние римляне были мастерами инженерного дела. Многие из спроектированных ими дорог, акведуков, гаваней и зданий сохранились практически в первозданном виде, несмотря на то, что были сделаны из бетона - этот факт десятилетиями озадачивал учёных. Ведь если древнеримские акведуки и сегодня снабжают Рим водой, то срок службы современного бетона составляет всего 50-100 лет. Немецкие автобаны из бетона регулярно трескаются от летней жары, в то время как римский opus caementicium, похоже, сам залечивает свои трещины.
Почему же такое здание, как Пантеон в Риме, до сих пор так хорошо сохранилось? «Если бы оно было построено с использованием современных средств, то, скорее всего, не стояло бы сегодня», - говорит Адмир Масич, профессор гражданского и экологического строительства Массачусетского технологического института (MIT). «Арматурная сталь в бетоне за века проржавела бы и расширилась, что привело бы к обрушению всего купола». Римляне отлили более чем 43-метровый полусферический купол полностью без стали, в гигантском деревянном корпусе.
Вместе с исследователями из Массачусетского технологического института, Гарвардского университета и лабораторий Италии и Швейцарии Масич попытался раскрыть секрет древнеримского бетона. Уже давно известно, что его состав отличается от состава современного бетона: Если последний, по сути, состоит из кусков породы и цемента - связующего вещества из известняка, глины или сланца и других компонентов, измельчённых и обожжённых при температуре 1450 градусов, то opus caementicium состоит из вулканических кусков породы и других заполнителей, скреплённых раствором из пуццолана (вулканического пепла, например), источника извести и воды.
Долгое время исследователи считали, что именно эти так называемые «пуццоланы» (из района Поццуоли на берегу Неаполитанского залива, отсюда и название) являются ключом к прочности древнеримского бетона. В итоге их стали поставлять по всей огромной империи. На самом деле несколько лет назад исследователям удалось доказать, что под воздействием морской воды они твердеют и делают доки, канализацию или морские стены еще более прочными, что тем более удивительно, если учесть, что современный бетон плохо переносит солёную воду.
Однако, как выяснил Адмир Масич, это лишь половина правды. Он достаёт с полки книгу «Строительство для вечности». «Это, если хотите, библия нашей области исследований», - говорит он с улыбкой. Авторы, рассказывает Масич, собирали буровые керны по всему Средиземноморью. «Смотрите», - говорит он, указывая на маленькие белые шарики на поперечных срезах образцов, - «это минеральные отложения миллиметрового размера, называемые «известковыми комочками. Они не встречаются в современных бетонных составах. Зато они встречаются в древних составах - от Британии до Израиля и Северной Африки».
До сих пор у учёных было простое объяснение: бетон был просто неправильно замешан. Другие объясняли это некачественным сырьём. «Меня всегда беспокоили эти аргументы», - говорит Масич. «Римляне уделяли большое внимание выбору правильного сырья и стоически следовали рецептам, которые они постоянно совершенствовали на протяжении веков. Это просто не укладывается в голове». Это послужило достаточной причиной для того, чтобы он внимательнее присмотрелся к кускам извести, в том числе с помощью рентгеновского и лазерного спектрометров.
Вместе со своими коллегами Адмир Масич исследовал образцы раствора из 2000-летней стены в древнем городе Привернум, расположенном к юго-востоку от Рима. И обнаружил нечто удивительное: «Первоначально, на основании старых трудов Витрувия, предполагалось, что римляне гасили известь водой, прежде чем добавить её к остальным ингредиентам»,- говорит Масич. «Но наши исследования показывают, что они также работали с негашеной известью, гораздо более опасным и реактивным материалом». Этот процесс, известный как «горячее смешивание», значительно сокращает время твердения и схватывания бетона. «Это также объясняет огромную скорость, с которой римляне строили свои здания». И, возможно, секрет того, почему здания простояли так долго. Потому что небольшие комочки извести, образующиеся при «горячем смешивании», помогают бетону самостоятельно залечивать трещины размером до 0,6 мм. «По сути, это работает следующим образом», - говорит Масич, - «если в бетоне образуются трещины, влага проникает внутрь и трещина расширяется. Проникающая вода вступает в реакцию с кальцием и образует раствор, который кристаллизуется в трещинах и снова заполняет пустоты».
Чтобы доказать свою гипотезу, специалисты изготовили образцы бетона по старинным и современным рецептам. Они дали бетону затвердеть и раскололи оба блока пополам, оставив зазор в 0,5 мм. Затем через него пропускали воду. Если в бетонном блоке, изготовленном без использования негашеной извести, вода беспрепятственно проникала в трещину и через месяц, то в образце, изготовленном по старинной технологии, зазор полностью зажил уже через две недели благодаря минерализации. Масич и его коллеги теперь хотят проанализировать другие образцы древнего бетона, чтобы получить более весомые доказательства своего тезиса.
Результаты, опубликованные исследователями в журнале Science Advances, дают новое представление о строительных методах Древнего Рима и могут помочь в совершенствовании современного бетона. «Мы все равно не сможем строить из него здания тысячелетней давности», - релятивизирует Масич. Это связано с тем, что древние бетонные составы менее устойчивы к давлению, чем современный бетон, что делает их непригодными для строительства высотных зданий. Кроме того, сегодня мы любим жить в кубовидных помещениях, а бетонные перекрытия, в частности, нуждаются в стали, чтобы предотвратить их обрушение. «Нам пришлось бы изменить весь наш строительный кодекс, и мы могли бы строить только купола и арки. Возможно, когда-нибудь это станет возможным благодаря трёхмерному конструированию, но до тех пор нам нужен железобетон».
Тем не менее, Масич убежден, что полученные результаты могут помочь современному бетону исцелить себя. Причём во много раз дешевле, чем нынешние решения, для которых в строительный материал приходится добавлять бактерии, вырабатывающие известь. «Даже 50% увеличение срока службы бетона было бы огромным шагом и способствовало бы защите климата», - говорит исследователь. Ведь около 8% мировых выбросов парниковых газов приходится на производство цемента - связующего звена, скрепляющего бетон. Ежегодно производится более четырёх миллиардов тонн бетона.
Самовосстанавливающийся бетон, вероятно, был бы выгодным вложением средств, особенно в общественные пространства: согласно исследованиям Министерства энергетики США, дороги или мосты обходятся в шесть-десять раз дороже, если учесть их ремонт в течение всего срока службы. Вместе со своими коллегами Масич основал компанию DMAT, которая планирует к концу года начать производство нового вида бетона по запатентованной рецептуре. Параллельно он ведет исследования вариантов, поглощающих CO₂ и аккумулирующих энергию. Его цель - климатически нейтральный бетон. «Бетон - это такой универсальный и демократичный строительный материал. И у него есть будущее - если мы сумеем сделать его частью решения, а не частью проблемы».
Автор: Флориан Зибек. Перевёл с немецкого: «Мекленбургский Петербуржец».
@Mecklenburger_Petersburger
P. S. от «Мекленбургского Петербуржца»: вернуться к дедовским методам-то безусловно можно. Но как же в таком случае коррупционная составляющая, позволяющая автодорожникам и чиновникам наживать состояния?
