Ученые раскрыли секрет прочности древнеримского бетона

sea wall Копірайт зображення JP OLESON
Image caption Образцы из древнеримского пирса просветили рентгеновскими лучами высокой мощности

Исследователям удалось определить химический состав древнеримского бетона, который уже много тысячелетий не поддается разрушительному воздействию стихий.

Древние римляне строили прибрежные стены из камней с помощью бетона, состоящего из извести и вулканического пепла.

Ученые определили, что входившие в его состав вулканические элементы вступали в реакцию с морской водой, и конструкция становилась крепче.

По мнению ученых, это открытие может стать толчком для разработки экологичных строительных материалов.

Современный цементный раствор со временем трескается и разрушается. А прочность древнеримского материала уже давно не давала покоя исследователям, ведь с годами этот материал только крепнет даже под действием воды.

Во время исследования образцов приморских стен ученые выяснили, что бетон древних римлян содержит редкий минерал - алюминий-тоберморит.

Они считают, что это укрепляюще вещество кристаллизовалось в извести, когда древнеримский раствор выделял тепло под воздействием морской воды.

Но на этом исследователи не остановились и провели еще более детальный анализ образцов прибрежных стен с помощью электронного микроскопа, чтобы определить распределение элементов.

Также они использовали две другие техники: рентгеновскую микродифракцию и рамановскую спектроскопию, чтобы точнее определить химический состав.

По результатам нового исследования стало известно, что сквозь бетон в значительном объеме прорастает тоберморит. В составе также содержится пористый минерал, который называется филлипсит.

Исследователи утверждают, что эти кристаллы прорастали под длительным воздействием морской воды, укрепляли бетон и предупреждали появление трещин.

"В отличие от современного бетона, который изготавливают на основе цемента, - сообщила главная автор исследования Мари Джексон из Университета штата Юта, США, - бетон древних римлян твердый, как камень, и крепнет во время химического обмена с морской водой".

Копірайт зображення PA

Этот минерал очень редкий, говорят ученые.

Древний раствор очень отличался от современного. Сейчас здания возводят с применением бетона, основой которого является портлендский цемент.

Его изготавливают путем нагревания и измельчения нескольких составляющих: известняка, песчаника, пепла, мела, железа и глины. Растертый материал затем смешивают с крупными частицами, так называемыми "агрегатами", например кусочками камня, чтобы образовывались бетонные структуры.

Изготовление цемента вредит окружающей среде и является источником 5% всех мировых выбросов углекистого газа.

Могут ли у нас появиться более экологичные строительные материалы, если о цементном растворе древних римлян станет известно больше?

Профессор Джексон тестирует новые материалы с помощью морской воды и вулканической породы из западных районов Соединенных Штатов. В интервью BBC в начале этого года профессор сказала, что при строительстве электростанции - приливной лагуны в заливе Суонси - следует учесть древнеримский опыт замеса бетона.

"Они строили очень массивные сооружения, довольно безопасные для окружающей среды и долговечные", - отметила профессор Джексон.

"По моему мнению, римский бетон или его аналог был бы очень хорошим вариантом (для Суонси. - Ред.). Чтобы инвестиции в эту электростанцию ​​окупились, она должна прослужить 120 лет", - добавляет она.

"Мы знаем, что портлендский цементобетон имеет стальную арматуру. Максимум через шестьдесят лет она разрушится из-за коррозии, а это только половина нужного срока его использования", - отмечает профессор.

Однако несколько факторов затрудняют возрождение древнеримского цемента. Один из них - это недостаток необходимой вулканической породы. Древним римлянам, говорят ученые, просто повезло, потому что необходимые материалы были у них буквально под ногами.

Кроме того, точный рецепт римской смеси не сохранился. Чтобы полностью восстановить формулу древних римлян экспериментальным путем, нужны долгие годы.

Результаты исследования опубликованы в журнале "American Mineralogist".

Новости по теме