Секрет вечных построек: римляне создали бетон, который исцеляет сам себя веками

Римляне смешивали при возведении зданий смешивали вулканический пепел и негашеную известь — New-Science.ru

Секрет невероятной долговечности древнеримских построек, которые стоят веками, наконец-то раскрыт. Ученые обнаружили, что все дело в особой технологии приготовления строительной смеси, которая наделяла ее способностью к самовосстановлению. Это открытие было сделано благодаря анализу строительной площадки, погребенной под пеплом Везувия в 79 году н. э. и найденной в Помпеях. Об этом сообщает издание New-Science.ru.

Технология горячего смешивания

Недавно обнаруженная в Помпеях строительная площадка, законсервированная во времени после извержения вулкана, предоставила ученым уникальную возможность изучить древние технологии в их первоначальном виде. Исследовательская группа под руководством специалиста по материаловедению из Массачусетского технологического института Адмира Масика провела тщательный анализ образцов и пришла к выводу, что ключевым элементом прочности является метод, названный "горячим смешиванием".

Римские строители использовали два основных компонента: вулканический пепел (пуццолан) и негашеную известь (оксид кальция). Они смешивали эти ингредиенты в сухом виде, а уже потом добавляли воду. При контакте воды с негашеной известью происходила бурная химическая реакция с интенсивным выделением тепла. Этот процесс приводил к образованию высокотемпературных химических соединений, которые невозможно получить другими способами, и значительно ускорял отвердение бетона.

"Именно эти включения обеспечивают бетону уникальную способность к "самозалечиванию"", — отмечается в исследовании.

Принцип самозалечивания трещин

Самым важным следствием технологии горячего смешивания стало образование в застывшем материале многочисленных мелких включений — кусочков непрореагировавшей извести. Эти микроскопические частицы стали основой для удивительного свойства римского бетона — способности самостоятельно заделывать возникающие повреждения.

Когда в бетоне со временем образуются микротрещины, они естественным образом распространяются в направлении этих частиц извести. Проникающая в трещины дождевая или грунтовая влага вступает в реакцию с известью, создавая насыщенный кальцием раствор. Этот раствор, высыхая, кристаллизуется и превращается в карбонат кальция, который эффективно "запечатывает" трещину, предотвращая ее дальнейшее расширение и разрушение конструкции.

Эта встроенная система регенерации объясняет, почему такие архитектурные шедевры, как купол Пантеона или акведуки, сохранились на протяжении почти двух тысячелетий, пережив многочисленные землетрясения и воздействие других природных стихий.

Разрешение исторической загадки

Открытие помогло разрешить давнюю научную дискуссию, связанную с несоответствием между реальными образцами римского бетона и историческими описаниями технологии его приготовления. Классический трактат архитектора Витрувия "Десять книг об архитектуре", датированный I веком до нашей эры, описывал совершенно другой метод.

Витрувий рекомендовал сначала погасить известь водой, и только потом смешивать ее с пуццолановым пеплом. Однако изотопный анализ материалов из Помпей однозначно указал на использование именно негашеной извести и метода "горячего смешивания". Это не означает, что Витрувий был неправ — скорее всего, он описывал один из существовавших способов, но наиболее долговечная версия бетона производилась по технологии, обнаруженной в Помпеях.

Плюсы и минусы древнеримской технологии

Изучение древних методов строительства позволяет выделить как их сильные стороны, так и ограничения по сравнению с современными стандартами.

К очевидным преимуществам можно отнести беспрецедентную долговечность и способность к самовосстановлению. Такие сооружения служат тысячелетиями, практически не требуя ремонта. Кроме того, используемые материалы были более экологичными — преимущественно натурального происхождения.

Однако были и существенные недостатки. Процесс "горячего смешивания" требовал большого мастерства и был опасен для строителей из-за выделения интенсивного тепла. Скорость приготовления и укладки смеси была значительно ниже, чем у современных методов. Также состав был менее предсказуемым — качество сильно зависело от свойств местного пуццолана и извести.

Современное применение древних знаний

Ученые уверены, что эти древние знания могут быть успешно применены для улучшения современных строительных материалов. Современный бетон, в отличие от римского, часто начинает разрушаться уже через 50-100 лет, а его производство является одним из основных источников выбросов CO₂ в атмосфере.

Внедрение принципов самовосстановления могло бы значительно повысить долговечность бетонных конструкций и сделать их более экологичными. Как отметил Адмир Масик, основавший компанию DMAT для реализации этих идей, цель состоит не в простом копировании древнего рецепта, а в переводе ключевых принципов на язык современных строительных технологий.

Исследование, подробно описывающее находку, было опубликовано в авторитетном научном журнале Nature Communications. Это открытие может стать основой для разработки нового поколения строительных материалов, сочетающих многовековую мудрость с современными технологиями.