Римська імперія, що залишила по собі монументальні споруди, які стоять тисячоліттями, була побудована на фундаменті надзвичайного, самовідновлювального бетону. Сучасні вчені довго намагалися розгадати хімічну загадку цього «чарівного» будівельного матеріалу, і тепер, завдяки новим відкриттям, зробленим на руїнах Помпеїв, ми маємо чітке розуміння його унікальної довговічності. Дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT), які у 2023 році вперше описали потенційний рецепт, ґрунтуючись на аналізі міської стіни в Пріверно, тепер підтвердили свою теорію, розв’язавши історичну суперечність. Вони виявили, що ключовим інгредієнтом є пуцолан — реактивний вулканічний порошок, що походить з району Поццуолі, поблизу Везувію. Цей матеріал змішувався з вапном та іншими сухими компонентами, після чого додавалася вода, а суміш нагрівалася у процесі, відомому як «гаряче змішування», пише T4.
Саме цей незвичний метод під час застигання бетону залишав у ньому мікроскопічні кишені високореактивного негашеного вапна у вигляді дрібних білих зерен. За словами Адміра Масіча, доцента MIT і автора дослідження, ці вкраплення є ключем до довговічності: якщо в структурі з часом утворюються тріщини, вода, проникаючи в бетон, вступає в реакцію з цими залишками вапна, змушуючи їх розчинятися та перекристалізовуватися, ефективно заповнюючи прогалини та самовідновлюючи матеріал. Ця властивість є мрією для сучасного будівництва. Як зазначає Масіч, «римський цемент міцний, він самовідновлюється і є динамічною системою».
Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature Communications, мало на меті виправити прогалину у власній теорії MIT, яка суперечила опису знаменитого римського інженера Вітрувія у його трактаті «De architectura libri decem». Вітрувій стверджував, що римляни додавали воду до вапна на початковому етапі, створюючи пасту, а потім змішували її з іншими інгредієнтами, не згадуючи про вирішальний етап гарячого змішування. Для з’ясування істини команда Масіча проаналізувала археологічні зразки із будівельного майданчика в Помпеях.
Мікроструктурний та хімічний аналіз матеріалів з незавершеної стіни та купи сухої сировини підтвердив, що фрагменти негашеного вапна були попередньо змішані з іншими сухими інгредієнтами. Дослідження стабільних ізотопів дозволило відрізнити гаряче змішане вапно від гашеного, описаного Вітрувієм, і довело, що римляни готували свій зв’язуючий матеріал, змішуючи подрібнений кальцинований вапняк (негашене вапно) насухо з вулканічним попелом, і лише потім додавали воду, запускаючи процес гарячого змішування. Хоча це суперечить прямому тлумаченню Вітрувія, Масіч припускає, що інженер міг бути просто неправильно витлумачений, або ж його згадка про приховану теплоту під час змішування стосувалася саме цього унікального, життєво важливого етапу.
Читайте також: Вчені вважають, що люди – найрозумніші й водночас найдурніші тварини всіх часів
