Tajemnica Rzymian w końcu ujawniona? Rzymski beton to przykład ich wspaniałego budownictwa
Od dawna wiadomo, że Rzymianie do stworzenia cementu stanowiącego zaprawę do swoich budowli wykorzystywali wapno gaszone oraz popiół wulkaniczny. Niemniej do dziś nie wiemy na pewno, jakie dokładnie procesy i składniki Rzymianie wykorzystywali, aby osiągnąć tak trwały beton.
Nowe badania opublikowane w czasopiśmie Science Advances potwierdzają utrwaloną tezę, że popiół wulkaniczny odgrywał kluczową rolę w tworzeniu rzymskiego betonu. Zespół odkrył jednak jeden proces, który powoli wzmacniał ten materiał przez setki lat. Naukowcy twierdzą, że proces ten, zwany karbonatyzacją, pomagał uszczelniać pęknięcia, blokować dostęp wody i przedłużać żywotność betonu.
W celu zbadania tego zjawiska naukowcy przeanalizowali płytę betonową pobraną z kanału odprowadzającego nieczystości pod wspólną latryną w Willi Hadriana w Tivoli we Włoszech. Próbka ma około 1900 lat i pochodzi z części rozległej wiejskiej posiadłości cesarza. Beton został wykonany z fragmentów skał wulkanicznych, popiołu wulkanicznego, wapna i wody.
Badania nad rzymskim betonem
Zespół zbadał próbkę za pomocą trójwymiarowego obrazowania rentgenowskiego, mikroskopów elektronowych oraz szeregu testów chemicznych i mineralogicznych. Metody te pozwoliły im zbadać beton po najdrobniejsze elementy mierzone w nanometrach. Analiza wykazała, że kalcyt, forma węglanu wapnia, stał się głównym minerałem spajającym beton. Minerał ten powstawał przez długi czas w wyniku reakcji wapna z wilgocią i dwutlenkiem węgla z powietrza. W miarę jak kalcyt się rozrastał, stopniowo wypełniał drobne pęknięcia i puste przestrzenie. Beton stał się gęstszy, pozostawiając mniej dróg, którymi mogła przedostawać się woda i szkodliwe substancje chemiczne.
Aktywną rolę odegrała również skała wulkaniczna. Wcześniejsze badania skupiały się na reakcji zachodzącej między popiołem wulkanicznym a wapnem, w wyniku której powstają mocne minerały o właściwościach podobnych do cementu. Nowe badania potwierdzają, że reakcja ta ma zasadnicze znaczenie. Naukowcy odkryli niewielkie ilości hydratu krzemianu glinowo-wapniowego rosnące wokół fragmentów skały wulkanicznej, zwiększające wytrzymałość w miejscach styku skały z cementem.
Naukowcy uważają, że te naturalne procesy mogą stanowić inspirację dla współczesnego budownictwa. Produkcja betonu jest jednym z głównych źródeł emisji dwutlenku węgla, a materiały o większej trwałości ograniczyłyby konieczność przeprowadzania napraw i wymiany. Badając, w jaki sposób rzymski beton powoli uszczelniał pęknięcia i był odporny na uszkodzenia, współcześni inżynierowie mają nadzieję zaprojektować beton przyszłości o podobnych właściwościach samonaprawczych i dłuższej żywotności.
