Химики раскрыли тайну строительного бетона древних римлян

Кэролин Грэмлинг
20 января 2023 г. · 5 минут чтения
Химики выяснили причину невероятной прочности древнеримских строений. Высокое содержание кальция в бетоне, полученном при горячем замешивании, позволяло трещинам в стене обратно срастаться.
Пантеон в Риме
Построенный из бетона, примерно в 126 году, Пантеон в Риме, стоит до сих пор.

Древнеримский бетон получали путем горячего замешивания, это позволяло достичь высокого содержания кальция в строительном материале. Данный способ продлил срок службы римских построек на тысячи лет. Стартап DMAT планирует применять метод горячего замешивания в современном строительстве.

Адмир Масик, химик из Массачусетского технологического института решился на невозможное и скрестил пальцы, чтобы его эксперимент удался.

С компанией единомышленников он решился повторить древнеримскую технику изготовления бетона из смеси цемента, гравия, песка и воды. Исследователи подозревали, что разгадка кроется в «горячем смешивании», при котором сухие гранулы оксида кальция (негашеная известь) смешиваются с вулканическим пеплом и последующим добавлением воды.

По их мнению, процесс «горячего смешивания» должен был привести к получению цемента с небольшими вкраплениями камней, которые повсеместно встречались в стенах бетонных древнеримских строений. По всей видимости, именно в них кроется разгадка невероятной выдержки этих сооружений, прошедших через разрушительное воздействие времени.

Современный цемент делают не так. Реакция негашеной извести с водой сильно экзотермична, а это означает, что она может выделять много тепла, что не исключает возможность взрыва.

«По мнению специалистов, этот эксперимент, как минимум, небезопасен», — поделился Масик, — «Но большого взрыва не последовало. Вместо этого реакция произвела только тепло, водяной пар и напоминающую римский бетон смесь с небольшими белыми камнями, богатыми кальцием».

Исследователи десятилетиями пытались воссоздать римский рецепт долговечности бетона, но безуспешно. В то время как идея Масика относительно горячего замешивания была небезосновательной. Масик изучил тексты римского архитектора Витрувия и историка Плиния, где и нашел наводящие подсказки.

Пантеон в Риме

Судя по всему, в древнем Риме знали толк в строительстве. В текстах найденных Масиком к производственному сырью предъявлялись строгие требования. Известняк должен был быть чрезвычайно чистым. Также Масик узнал, что если смешать негашеную известь с горячей золой, а затем добавить немного воды — это приведет к высвобождению большого количества тепла. Правда, о камушках не было ни слова, но у Масика было подозрение, что они важны.

«В каждом образце древнеримского бетона, видны белые каменные фракции. По словам ученых, долгое время происхождение этих каменных фракций было загадкой — возможно, римляне не до конца замешивали цемент. Но мы говорим о высокоорганизованных римлянах. А значит, с их стороны не могло быть ошибок. Химический анализ пород итальянских строений Приверно, в провинции Латина показал в своем составе высокое содержание кальция. Вероятно, римляне предполагали, что кальций помогает зданиям восстанавливать трещины, образующиеся с годами.

Но чем была озадачена команда Масика? Во-первых, они путем горячего смешивания надеялись, что ничего не взорвется. Во-вторых, ребята ожидали от чудо-бетона сверхъестественных способностей. Они замесили бетон горячим и обычным способом, и протестировали их — каждый блок бетона разбили пополам, а куски разместили рядом друг с другом, направив на трещину струю воды. Скрестив пальцы команда ждала наступления сакрального момента.

«Результаты удивили», — говорит Масик, — «блоки изготовленные путем горячего смешения цемента, «зажили» в течение двух-трех недель. С бетоном, произведенным путем обычного замешивания такое чудо не произошло». Результаты были опубликованы в журнале Science Advances 6 января.

Парящий купол Пантеона в Риме
Парящий купол Пантеона в Риме. В центре купола отверстие, называемое «Оком Пантеона».

Представляете, как изменится мир, когда перед нами приоткроется тайная завеса древних цивилизаций? К примеру, римский Пантеон и его парящий, детализированный бетонный купол просуществовал почти 2000 лет, в то время как срок службы современных бетонных конструкций оставляет желать лучшего, чтобы не позориться не будем указывать точные цифры. К слову, римляне не использовали стальные стержни в укреплении своих конструкций.

Производство бетона является источником колоссального количества выбросов углекислого газа в атмосферу, поэтому в наших интересах «строить на века».

По словам Масика, ежегодно в мире производится 4 гигатонны бетона. Это около одной метрической тонны углекислого газа на метрическую тонну произведенного бетона или около 8% ежегодного выброса углекислого газа.

Тем не менее, бетонная промышленность противится изменениям. То и понятно, использование давно забытых технологий в проверенном современном производстве с известными механическими свойствами недостаточно изучено. «Но, по сути, все упирается в стоимость. Бетон дешевый строительный материал, и, следовательно, пользуется спросом» — уверяет Масик.

Эксперты надеются, что повторное внедрение «долгоиграющей» строительной технологии могло бы решить ряд экологических проблем. Масик и несколько его единомышленников создали стартап DMAT — остается только найти начальный капитал, чтобы начать коммерческое производство «забытого» горячего бетона.

Масик уверен в успехе своего проекта, необходимо лишь набраться терпения, и мир увидит мощь древней римской цивилизации.

Читайте также: