Старите Римјани биле мајстори на градежништвото и инженерството, а она по што можеби најдобро се паметат се нивните вијадукти. Овие сè уште функционални чуда на архитектурата се потпираат на единствен градежен материјал: позолански бетон. Станува збор за спектакуларно издржлив бетон кој на римските градби им дал неверојатна сила.
И денес, една од најпознатите римски градби, Пантеон, се уште е недопрена иако е стара речиси 2000 години. Пантеон го држи рекордот за најголема купола во светот направена од неармиран бетон, според Science Alert.
Својствата на овој бетон генерално се припишуваат на неговите состојки: позолана, мешавина од вулканска пепел – именувана по италијанскиот град Поцуола, каде што може да се најдат значајни извори на оваа пепел и вар. Кога се мешаат со вода, овие два материјали реагираат и произведуваат силен бетон.
Но, се чини дека тоа не е целата приказна. Минатата година, меѓународен тим на истражувачи предводен од Технолошкиот институт во Масачусетс (МИТ) откри дека не само што материјалите се малку поинакви отколку што мислевме, туку и техниките што се користат за нивно мешање се различни.
Мали парчиња вар
Во бетонот што го користеле Римјаните има и мали парчиња вар кои претходно биле припишувани на лошо мешање или лоши материјали, но тоа немало смисла за научникот за материјали Адмир Машиќ од МИТ.
„Отсекогаш ме вознемируваше идејата дека присуството на тие парчиња вар едноставно се припишува на ниската контрола на квалитетот“, рече Машиќ во јануари 2023 година.
„Ако Римјаните вложиле толку многу труд за да направат извонреден градежен материјал, следејќи ги сите детални рецепти кои биле оптимизирани во текот на многу векови, зошто би вложиле толку малку труд за да обезбедат производство на добро измешан финален производ?“, прашува Машиќ. .
Машиќ и неговиот тим, во кој беше и инженерката Линда Сејмур, внимателно проучуваа примероци од римски бетон стари 2.000 години од археолошкиот локалитет Привернум во Италија. Тие ги подложиле примероците на електронска микроскопија за скенирање на голема површина, спектроскопија на рендгенски зраци со дисперзивна енергија, дифракција на прав со рендген и конфокална слика Раман за подобро да се разберат варовите парчиња.
Едно од прашањата на нивниот ум беше природата на варот што го користеа. Стандардното разбирање на позоланскиот бетон е дека користи гасена вар. Но, анализата утврдила дека наодите од вар во нивните примероци не биле од овој тип, туку Римјаните мешале жива вар директно со позолана и вода на екстремно високи температури во процес наречен „жешко мешање“ што резултира со присуство на парчиња вар.
Предности на “брза” вар
Предностите од топлото мешање се двојни“, вели Машиќ.
„Прво, кога целиот бетон се загрева на високи температури, тоа овозможува хемиски реакции кои не се можни ако се користи само гасена вар, произведувајќи соединенија поврзани со висока температура кои инаку не би се формирале. Второ, оваа покачена температура значително го намалува стврднувањето и зацврстувањето бидејќи сите реакции се забрзуваат, што овозможува многу побрза градба“.
„Тоа има уште една придобивка: парчињата вар му даваат на бетонот извонредна самоодржливост“, истакнува Машиќ.
Кога се формираат пукнатини во бетонот, тие првенствено патуваат до парчиња варовник, кои имаат поголема површина од другите честички во матрицата. Кога водата ќе влезе во пукнатината, таа реагира со вар и создава раствор богат со калциум кој се суши и стврднува. Стврднатиот облик се нарекува калциум карбонат, кој повторно ја лепи пукнатината и го спречува понатамошното ширење на пукнатината.
Ова би можело да објасни како римскиот бетон лоциран во близина на морето опстојувал речиси 2000 години.
Тимот ги тестираше нивните наоди со правење позолански бетон според антички и модерни рецепти користејќи жива вар. За контролниот бетон користеле гасена вар, а потоа извршиле тестови на пукнатини. Напукнатиот безжичен варов бетон целосно зараснал во рок од две недели, додека контролниот бетон останал напукнат.
Тимот сега работи на комерцијализација на овој бетон како поеколошка алтернатива на сегашниот бетон.
