14.02.2023

Ученые наконец-то смогли раскрыть секрет необыкновенной прочности древнеримского бетона

Построенные во времена Римской империи здания используются до сих пор. Широко известно, что построенный два тысячелетия назад акведук до сих пор находится в рабочем состоянии и продолжает участвовать в снабжении современного Рима водой. Также популярна у туристов такая достопримечательность Рима, как Пантеон. А ведь это не реконструкция здания, возведенная по древним чертежам, это тот самый Пантеон, который как древние римляне во втором веке нашей эры построили, так он до сих пор и стоит в первозданном виде. Прочность этих сооружений всегда поражала и обычных обывателей, и современных строителей, и ученых. Ведь современные строительные материалы так и не смогли обойти древний бетон по прочности.

Как считали ранее, такой эффект достигался из-за добавления пуццолана - особой вулканической породы. Но когда ученые из Массачусетского технологического института провели детальный анализ римского бетона, выявились и другие удивительные подробности. Анализ проводила команда профессора Адмира Масича методами химического картирования и визуализации с высоким разрешением. В древнеримском строительном материале при его анализе всегда находили кусочки белых, блестящих минералов, которые не встречаются в современном бетоне. Их окрестили "известковыми обломками" и считали результатом некачественного сырья или небрежного смешивания. Однако Масич задумался - как римляне могли при возведении таких важных и статусных объектов, как те же акведук или Пантеон, небрежно отнестись к качеству сырья или технологии замешивания строй материала? Не может ли в этих странных обломках заключаться та самая тайна, которую за много веков так и не удалось обнаружить?

В итоге Масич выяснил, что римляне использовали самую реактивную форму извести - негашеную, для процесса, известного как "горячее смешивание". При этом состав значительно разогревается, и сроки схватывания и затвердевания существенно сокращаются из-за ускорения реакций при высокой температуре. Более того, негашеная известь вызывает эффект так называемых "самовосстанавливающихся трещин".

Когда в материале образуется разлом, на расколе скорее всего окажутся кусочки извести, ведь их площадь выше, чем остальных ингредиентов смеси. Когда в трещинки заливается вода, она начинает реагировать с известью, образуя богатый кальцием раствор. Такой раствор кристаллизует карбонат кальция и трещина как бы "зарастает" сама. Такие реакции происходят спонтанно и автоматически заделывают трещины до момента, как они смогут распространиться дальше.