Вчені з MIT розкрили таємницю, у цьому їм допомогли знахідки з Помпеїв.
Римська імперія в буквальному сенсі була побудована на основі особливого виду надміцного самовідновлюваного бетону, який зберігає міцність протягом тисячоліть.
Сучасні вчені довгий час не могли зрозуміти, як римляни створювали цей "чарівний" будівельний матеріал, але опубліковані відкриття з Помпеїв дали нові підказки, пише IFL Science.
Результати отримала та сама команда з MIT, яка у 2023 році описала можливий рецепт римського бетону. Свою теорію вчені тоді ґрунтували головним чином на міській стіні в Пріверно на південному заході Італії, завойованому римлянами у IV столітті до н. е.
Ось що вони виявили: ключовий інгредієнт – пуццолан, реактивний вулканічний порошок із міста Поццуолі, розташованого неподалік від Неаполя та сумнозвісного Везувію. Дослідники припустили, що цей незвичайний матеріал змішували з фрагментами вапна та іншими сухими компонентами.
Наприкінці до сухої суміші додавали воду, а потім нагрівали її в процесі, відомому як "гаряче змішування".
У міру затвердіння бетону цей метод зберігає осередки високореактивного вапна у вигляді дрібних білих зерен. Якщо згодом у конструкції утворюються тріщини, ці вапняні включення можуть розчинятися й повторно кристалізуватися, заповнюючи порожнини.
Це фактично наділяє римський бетон здатністю до самовідновлення – досить розумно для технології, якій 2000 років, м’яко кажучи.
"Римський цемент довговічний, він самовідновлюється, і це динамічна система, – заявив співавтор дослідження, доцент MIT Адмір Масич. – Те, як ці пори у вулканічних інгредієнтах можуть заповнюватися завдяки повторній кристалізації, – це ідеальний процес, який ми хочемо перенести в сучасні матеріали. Нам потрібні матеріали, які регенерують самі себе".
У своєму дослідженні вчені MIT спробували усунути "тріщину" у власній теорії. Процес, який вони виявили у 2023 році, дещо відрізнявся від описаного Вітрувієм – римським інженером, який написав збережену працю з архітектури часів класичної античності "Десять книг про архітектуру".
У цьому стародавньому трактаті Вітрувій пояснював, що римляни додавали воду до вапна, створюючи пастоподібний матеріал, перш ніж змішувати його з іншими інгредієнтами, – а не змішували сухий матеріал і лише потім додавали воду. Дивно, але прямої згадки про ключовий етап "гарячого змішування" там немає.
"Маючи величезну повагу до Вітрувія, мені було важко припустити, що його опис може бути неточним, – сказав Масич. – Твори Вітрувія відіграли ключову роль у пробудженні мого інтересу до давньоримської архітектури, а результати мого дослідження суперечили цим важливим історичним текстам".
Щоб дізнатися більше, Масич і його команда вивчили археологічні залишки стародавнього будівельного майданчика в Помпеях – знаменитому римському місті, знищеному пекельним виверженням вулкана в 79 році н. е.
Команда взяла зразки з цієї дивовижної пам’ятки та провела мікроструктурний і хімічний аналіз куп попередньо змішаного сухого матеріалу, частково збудованої стіни, завершених контрфорсів і несучих стін, а також слідів ремонту розчином у існуючій стіні.
Вони виявили, що фрагменти негашеного вапна були попередньо змішані з іншими інгредієнтами у купі сухої сировини – це підтвердило правильність теорії 2023 року.
"Завдяки цим дослідженням стабільних ізотопів ми змогли простежити ці найважливіші реакції карбонізації в часі, що дозволило нам відрізнити вапно гарячого змішування від гашеного вапна, спочатку описаного Вітрувієм", – пояснив Масич.
Ці результати показали, що римляни готували свою сполучну речовину, беручи обпалений вапняк (негашене вапно), подрібнюючи його до певного розміру, змішуючи насухо з вулканічним попелом і лише потім додаючи воду для створення цементуючої матриці, додав Масич.
Це незвично, оскільки Вітрувій не згадує про гаряче змішування, до того ж вказує, що воду додають до суміші на ранньому етапі. Однак це не обов’язково означає, що він помилявся.
"Десять книг про архітектуру" – це не досконала книга в сучасному розумінні, а скоріше збірка нотаток і спостережень Вітрувія, яку протягом століть укладали численні автори та редактори.
Масіч вважає, що Вітрувія могли просто неправильно витлумачити. Крім того, він зазначає, що в трактаті все ж згадується приховане тепло в процесі змішування цементу – що, можливо, і є відсиланням до гарячого змішування.
Раніше УНІАН повідомляв, як римляни будували рівні й прямі дороги без сучасних технологій.