Чому римський бетон такий міцний?

Навіть через дві тисячі років після розквіту Римської імперії її архітектурна спадщина продовжує вражати. Пантеон у Римі, акведук у Сеговії, терми в Британії — усі ці споруди досі стоять, незважаючи на вік і погодні умови. Їхня стійкість значною мірою зумовлена унікальним матеріалом — римським бетоном.

Науковці досі не мають повної картини щодо його точного складу і методу виготовлення, однак сучасні дослідження відкривають ключові інгредієнти та механізми, які пояснюють його виняткову довговічність. В цьому цікавому питанні розбиралося видання LiveScience.

Як створюють бетон: тоді й тепер

Щоб зрозуміти унікальність римського бетону, варто спершу розглянути, як працює сучасний бетон. Його основа — цемент, порошок, який змішують із водою до пастоподібного стану. Головним компонентом цементу є вапняк (кальцій карбонат), який піддають випалу з іншими домішками (наприклад, глиною) при температурі близько 1480 °C. У результаті утворюється клінкер, який подрібнюють і змішують з добавками для отримання цементу. Найпоширеніший сьогодні тип — портландцемент. Його максимальний термін служби — близько 75–100 років, залежно від умов експлуатації.

Цікаво, що бетоноподібні матеріали використовували ще з кам’яної доби. Наприклад, сирійці близько 6500 р. до н.е. і майя у Мезоамериці біля 1100 р. до н.е. вже експериментували з вапном, отриманим із нагрітого вапняку.

Що робить римський бетон унікальним

За словами Кевіна Дайкаса, доцента класичних наук з Університету Орегону, римляни активно використовували бетон з III ст. до н.е. Його склад виявився революційним. Основними інгредієнтами були:

• Пуцолани — вулканічний попіл, зокрема з району Поццуолі, що біля Неаполя. Він містить кремнезем і оксид алюмінію, які вступають у реакцію з вапном і водою за кімнатної температури, утворюючи надзвичайно стійку структуру. Цей принцип використовується і в сучасному гідравлічному цементі.
• Шматки негашеного вапна (вапняні включення) — невеликі частинки, які, потрапляючи у тріщини бетону під дією води, утворюють кристали кальциту, що самостійно “залатують” пошкодження.

Це явище — самозцілення — зафіксоване у таких спорудах, як Гробниця Цецилії Метелли неподалік Рима, де в тріщинах бетону згодом з’явилися кальцитові кристали.

Ще однією особливістю римської технології було гаряче змішування. Римляни, ймовірно, поєднували негашене вапно, воду та пуцолани, а потім нагрівали суміш. Це сприяло збереженню вапняних включень, які згодом забезпечували здатність бетону до самовідновлення. Сучасне виробництво портландцементу натомість перетворює весь клінкер у порошок, руйнуючи подібні структури.

Дослідники, зокрема команда з MIT, проаналізували римський бетон за допомогою електронної мікроскопії та рентгенівських методів і підтвердили: самозцілювальні вапняні включення були навмисно вбудовані в матеріал. Та чи усвідомлювали самі римляни силу свого винаходу? Це питання досі відкрите.

Однак результат промовистий: римські стіни, залиті дві тисячі років тому, і досі «такі ж тверді, як у день їх створення.

Читайте також: Рештки гладіатора підтвердили бої людини з левом у Римській імперії