Купол римского Пантеона, это одна из самых известных античных построек из неармированного бетона
Фотоfunkyfood London - Paul Williams / Alamy
Древние римляне — признанные мастера строительства и инженерии. Пожалуй, самые знаменитые примеры их искусства — прекрасно сохранившиеся акведуки, в течение тысячелетий не потерявшие способность нормально функционировать. Ученым известно, что прочность и долговечность этих сооружений основана на материале, из которого они сделаны — пуццолановом бетоне.
Этот строительный материал, как считалось до сих пор, изготавливался путем простого смешивания пуццолана, гашеной извести и воды. Пуццолан — пылевидная смесь вулканического пепла, пемзы и туфа, названная в честь расположенного в окрестностях Везувия города Поццуоли, где этот материал добывали.
Однако, как установила международная команда исследователей во главе с учеными из Массачусетского технологического института (США), на самом деле при изготовлении бетона древние римляне использовали несколько иные материалы и технику, чем раньше думали. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Авторы при помощи спектрального анализа и электронной микроскопии тщательно изучили двухтысячелетние образцы бетона, полученные при раскопках поселения Привернум.
Ученые пришли к выводу, что римляне использовали негашеную известь, которую смешивали с пуццоланом и водой при экстремально высокой температуре. Это объясняет присутствие в толще древнеримского бетона небольших фрагментов нерастворенной извести (прежде считалось, что они оставались в бетоне просто из-за плохого перемешивания раствора).
Горячее смешивание обеспечивало древнеримскому бетону два преимущества, объяснил ведущий автор, профессор Адмир Масик. Во-первых, при экстремально высоких температурах ускоряются все химические реакции и образуются уникальные химические соединения, что позволяет быстро получать высококачественный строительный материал.
Колизей
Фото Manish Thapa / Alamy
А во-вторых, что самое главное, фрагменты извести в толще бетона обеспечивают его способность к самовосстановлению. Когда в бетоне начинают формироваться мелкие трещины, они чаще проходят через известковые скопления, у которых площадь поверхности больше, чем у других участков.
В трещины неминуемо попадает вода, которая вступает в реакцию с известью, образуя насыщенный кальцием раствор. Этот раствор кристаллизуется, образуя карбонат кальция, и быстро заполняет трещины. В результате они затягиваются и не распространяются дальше.
Верность этой гипотезы была подтверждена с помощью экспериментов. Ученые изготовили образцы пуццоланового бетона по современной и древнеримской технологиям. Когда образцы подвергли искусственному растрескиванию, в древнем, в отличие от современного, трещины самостоятельно затянулись в течение двух недель.
