Будували на віки: науковці відкрили один із секретів стародавніх римлян

У Стародавньому Римі майстри створювали дуже міцні споруди, які досі збереглися через 2 тисячі років, такі як Пантеон або "Храм усіх богів". Це заслуга неймовірно міцного будівельного матеріалу – пуцоланового бетону та методів його замішування.

Відповідне дослідження опубліковано у журналі Science Advances.

Так, Пантеон, побудований у Римі в період між 118 і 128 роками н.е., є світовим рекордсменом за величиною купола з неармованого бетону.

Для створення такого міцного бетону використовували вапно і пуцолан - суміш із вулканічного попелу, названого на честь італійського міста Поццуолі. Їх змішували з водою і виходив дуже міцний матеріал.

Як з'ясували науковці з Массачусетського технологічного інституту, важливу роль у міцності давньоримських споруд виконували і методи змішування його компонентів.

Спочатку вапняк нагрівали при високих температурах до їдкого порошку, тобто негашеного вапна або оксиду кальцію, а далі додавали воду, щоб отримати гашене вапно або гідроксид кальцію – менш їдку суміш. Її змішували із пуццоланом.

Водночас аналіз давньоримського бетону показав, що виявлені шматки вапна у зразках такого бетону не відповідають методу його створення. Це означає, що міцний бетон римляни виготовили, змішуючи негашене вапно з пуццоланом та водою за надзвичайно високих температур. Цей метод називається гаряче змішування. Майстри це робили або окремо, або на додаток до змішування з гашеним вапном, внаслідок чого з'являлися шматки вапна.

"Переваги такого змішування полягають у наступному. По-перше, коли весь бетон нагрівається до високих температур, це дозволяє використовувати міцніші хімічні речовини, а по-друге, такий метод дозволяє створювати бетон швидше, що також має важливу роль при прискоренні будівництва споруд", – розповів матеріалознавець Адмір Масік із Массачусетського технологічного інституту.

Крім того, шматки вапна допомагають пошкодженому бетону самовідновлюватися. При тріщинах у бетоні та потраплянні туди води відбувається реакція з вапном, утворюючи розчин, який твердне і склеює тріщину.

"Це спостерігалося в бетоні з іншої 2000-річної ділянки, гробниці Цецилії Метелли, де тріщини в бетоні були заповнені кальцитом. Це також може пояснити, чому римський бетон з морських дамб, збудованих 2000 років тому, зберігся цілим протягом тисячоліть, незважаючи на постійні удари океану", – йдеться у дослідженні.

Зараз команда науковців працює над комерціалізацією такого складу бетону, як екологічно чистішої альтернативи існуючим бетонам, який може продовжити термін служби цих матеріалів та підвищити довговічність складів бетону, надрукованих на 3D-принтері.