Во времена Римской империи очень много объектов было построено с применением так называемого римского бетона. Его прочность и долговечность оказались настолько высокими, что исторические объекты стоят без капитального ремонта до сих пор. Например, знаменитые римские акведуки.
Долгое время считалось, что рецепт римского бетона утрачен. Уже в наше время был воссоздан состав по минералам, входящим в него.
Римский бетон состоял из смеси промытого песка и связующего компонента. В качестве связующего применяли известь с добавлением измельченной природной или искусственной керамики (пуццолан, пемза, кирпич). Пуццолан - вулканический пепел, по своим свойствам, как цемент.
Пожалуй, самым грандиозным строением, где применялся секрет этого бетона, является Римский Пантеон с его огромным бетонным 44-метровым куполом.
Но изучение строительных технологий древних до сих пор преподносит сюрпризы. Одна из последних новостей на эту тему:
Ранее считалось, что высокая прочность римского бетона обусловлена пропорциями связующего в его составе: смесью вулканического пепла (пуццолана) и гашеной извести. Однако новое исследование, проведенное международной командой в Массачусетском технологическом институте, показало, что римляне использовали более сложную технологию.
Изучив образцы римского бетона из древнеримского города Привернум, исследователи обнаружили, что известь в смесь добавлялась не только в гашеном виде, но и в виде негашеной извести (оксида кальция). И скорее всего, древние строители смешивали ее с пуццоланом и водой при высоких температурах - этот процесс назвали «горячим смешиванием», сообщает портал new-science.ru
Такой прием не только ускорял затвердевание бетона, но и придавал ему самовосстанавливающиеся свойства. Это можно описать так: когда в бетоне появляются трещины, вода вступает в реакцию с известью внутри материала, образуя карбонат кальция, который заполняет повреждения и предотвращает их дальнейшее расширение. Это подтвердили и эксперименты: трещины в бетоне, созданный по римскому рецепту с двумя видами извести, полностью «заживали» за две недели, тогда как обычный бетон на основе портландцемента оставался поврежденным.
Это можно сравнить с образованием жил в каменных породах при растрескивании.
В трещины попадает вода, растворяет минералы из породы и они кристаллизуются в трещинах, полностью их заполняя, как бы «залечивая». Возможно, римляне подсмотрели этот процесс в природе и повторили его в своей технологии искусственной затвердевающей массы.
Очень часто такие прожилки в камне можно увидеть в прибрежных районах, где камни всегда контактируют с водой.
Но нельзя сказать, что это открытие ученых стало новостью для современных строителей. Промышленное строительство уже знает и использует самовосстанавливающийся бетон. Трещины в современном, но специальном бетоне могут затягиваться со временем из-за продолжающейся гидратации клинкерных минералов или карбонизации гидроксида кальция.
Кроме этого, бетон может быть модифицирован и другим компонентами. Например, капсульное самовосстановление и микробиологическое самовосстановление бетона являются наиболее перспективными типами систем самовосстановления бетона.
В начале 1990-х годов на западе был создал первый современный самовосстанавливающийся бетон. А впервые автогенное самовосстановление в искусственных материалах на основе цемента было открыто Французской академией наук в 1836 году. Тогда исследователи увидели, что трещины в трубах, в водоудерживающих конструкциях самопроизвольно затягивались.
Долговечностью римского бетона ученые заинтересовались не так давно. Впервые это свойство римского бетона самовосстанавливаться было открыто геологом Мари Джексон и ее коллегами в 2014 году. Тогда установили, что кристаллы стратлингита образуются вдоль поверхности наполнителя римского бетона, связывая между собой наполнитель и связующее. Причем, этот процесс продолжается даже сейчас. Т.е. прочность римского бетона только увеличивается.
Технологии восстановления бетона эффективны в большинстве случаев для небольших трещин: от 10 до 100 мкм, иногда до 200 мкм, но не более 300 мкм и только при наличии воды.
Так же перспективна технология образование карбоната кальция в трещинах в качестве побочного продукта микробиологической деятельности бактерий. При определенных условиях некоторые бактерии могут осаждать CaCO3 из раствора в трещинах.
Но гораздо эффективнее и дешевле использовать все же римский способ самовосстанавливающегося бетона на основе двух видов извести, гашеной и негашеной.
Ждем от ученых переоткрытия рецептов других искусственных составов, например, имитирующих гранит или мрамор. Судя по справочникам мастеров, такие рецепты уже существовали в 19 веке и ранее до начала промышленного производства портландцемента.
