Тайната на римското строителство е разкрита
Нови проучвания сочат, че негасената вар и горещото смесване са причина за свойствата на бетона
ЕС отблизо
Седмични новини за европейски регулации, бизнес и финансиране.
- Учени изпитват изготвена от тях проба по древния метод и установяват сходни свойства на материала.
- Екипът ще опита да комерсиализира откритието си.
- Технологията би могла да намали въглеродния отпечатък на циментовата индустрия.
Два вида сгради в България са непоклатими и издържат проверката на времето засега - соцпанелките и древните римски строежи. Докато за първите все още не е ясно дали, оставени на произвола на съдбата, биха доживели дълголетието и трайността на своите стари предшественици, за римските поне сме сигурни.
Конструкции на древната империя все още стоят по всички краища на някогашните й предели - като започнем с имперските бани в Трир, Германия, и античния театър в Оранж, Франция, и стигнем до територии извън Европа като библиотеката на Целс в Турция и Лептис Магна в Либия, да не говорим и за редицата други примери из Балканите и Италия, римското инженерство е доказало своята класа и уникалност. И именно тези паметници на една отдавна изчезнала култура пораждат винаги един въпрос - как са го направили?
За дълго време един от отговорите, до който бяха стигнали учените след изследване на археологически останки и сгради, е съдържанието на така наречения поцолан, кръстен на региона, от където идва - Поцуоли, Италия. Този материал е с вулканичен произход и представлява фино раздробен силициев или силициев и алуминиев материал, който реагира химически с гасена вар в смес, за да образува силен, бавно втвърдяващ се бетон. Доказателство за главната роля, която поцоланът играе в строителството в Римската империя според различни учени, е неговото споменаване в множество оцелели търговски разписки, както и в записките на велики архитекти и историци от онова време. Въпреки разбирането за това какви са съставките след обстоен анализ с модерна технология, все пак до този момент не бе възможно да се пресъздаде шедьовърът на римското инженерство.
Нови открития на екип учени, водени от Масачузетския технологичен институт и "Харвард", внасят повече светлина за това как точно една изгубена технология може би си намира път обратно в модерния свят. А тайната се оказва негасената вар и горещото смесване.
Откриване на топлата вар
Един от елементите на римския бетон, за който доскоро се смяташе, че е вторичен ефект от смесването на ръка или грешка в изпълнението, са така наречените варовикови класти. Допълнително изследване на все още запазени римски постройки, както и нов прочит на записки на Витрувий и Плиний за изискването бетонът да бъде чисто бял, кара учените да се вгледат по-задълбочено в тези образувания. Те взимат проби от бетона от археологическите находки в Приверно, Италия, и правят анализ чрез елементно картографиране, който показва присъствието на сложни химически съединения с преобладаващо съдържание на калций, силиций и алуминий, както и доказателства за запълване на пукнатините от вторични минерални фази, т.е. за способността на римския бетон да се възстановява.
Исторически погледнато винаги се е смятало, че римският бетон се е правел чрез комбиниране на вар с вода в процес, известен като гасене, но според учените този процес не би следвало да води до образуване на наблюдаваните варовикови класти. След спектроскопски анализ те забелязват и следи от образувания, които са възможни само при високи температури. Така един от водещите изследването - Адмир Машич, стига до идеята, че е възможно варта да е използвана в по-реактивната си форма на негасена вар, а процесът да е така нареченото горещо смесване.
По време на горещото смесване, поясняват учените в своя доклад, варовиковите класти образуват характерната за тях ронлива наноструктура, създавайки лесно разпадащ се и реактивен източник на калций, което придава и решаващата "самолекуваща се" способност на сместа. Поради разположението на кластите из цялата смес всички потенциално образували се пукнатини биха преминали и през тях. По този начин, след като се добави вода от външни източници като дъжд или влага, материалът може да реагира с нея и да създаде богат на калций разтвор, който впоследствие да кристализира като калциев карбонат и да запълни пукнатините или да реагира с поцолана, за да втвърди още повече композитния материал. Тази реакция естествено и самостоятелно спира пукнатините, преди да могат да се разширят и разпространят.
"Целият механизъм на самолечение възниква под стимула на външни сили, които при други обстоятелства биха довели до разпадане на материала, ако не бъдат предотвратени навреме. Богатите на калций фази във варовиковите класти се съхраняват, докато не станат необходими, като по този начин позволяват лечебните свойства на материала да се запазят в продължение на хилядолетия. За тази цел микропукнатини и пори, предизвикани от промени в околната среда (например цикъл на замръзване и размразяване или киселинен дъжд) или от механични повреди (като утаяване и сеизмични натоварвания), могат да бъдат запълнени с активиране на вода, след като пукнатините достигнат частиците варовик", се твърди в изследването в Science Advances.
Теория в тест
За да докажат своята теория, че именно горещото смесване е ключът към издръжливостта на римския бетон, учените правят проба върху парче от останките край Приверно, изготвят и изцяло своя версия, използвайки древния метод, а също добавят и бетон, направен по съвременния начин, след което пускат постоянен поток вода върху тях. Само след около 3 седмици парчетата, които използват горещото смесване, напълно се запълват от само себе си и вода повече не може да премине през тях. Бетонът, който използва модерния начин на приготвяне, така и не заздравява.
"С това изследване ние успешно демонстрираме, че древните практики за приготвяне на бетон могат да бъдат приложени за разработването на съвременни формулировки, базирани на обикновен портланд цимент, което може да има важно значение за постигане на удължен живот на бетона, дългосрочна издръжливост и устойчивост. Независимо дали повредата е настъпила в рамките на години след строителството или векове след това, докато има остатъци от варовик, тези функции на самовъзстановяване могат да се запазят. Вдъхновени от демонстрирания потенциал на тази технология, на следващ етап ще бъде проучено как такъв ad hoc механизъм за самовъзстановяване може да бъде приложен в модерна инфраструктура както за стоманобетон, така и за неармирани приложения, които обикновено се използват например в триизмерно принтиране с бетон", споделят в заключение учените в своята публикация.
Надеждата на екипа е да може да комерсиализира този начин на производство на бетон, така че да спомогне и за намаляването на въглеродния отпечатък на циментовата индустрия, която в момента е отговорна за 8% от глобалните емисии на парникови газове.
1 коментар
Моят професор по археология още през 1974 година ни преподаваше, че римския "бетон" се е правел по този горещ способ. Е, той нямаше модерните физико-химически анализи, но КАК се е правел - знаеше!
Нов коментар
За да публикувате коментари,
трябва да сте регистриран потребител.