Здание в Помпеях помогло понять, почему римский бетон такой крепкий
Римский бетон, простоявший два тысячелетия, до сих пор удивляет инженеров своей долговечностью. Новое исследование наконец подтвердило легендарный рецепт его изготовления — метод, который не только обеспечивал невероятную прочность, но и позволял материалу «залечивать» собственные трещины.
Открытие, противоречащее Витрувию
Долгое время основным источником знаний о римском строительстве считался трактат архитектора Витрувия «Десять книг об архитектуре» (I век до н.э.), где описан процесс гашения извести водой с получением пасты перед смешиванием. Однако ученые из США, проанализировав химический состав древних образцов, предложили альтернативную теорию: римляне использовали «горячий замес».
По этой технологии негашеную известь смешивали с вулканическим пеплом в сухом виде и только затем добавляли воду. Реакция вызывала нагрев смеси, в результате чего в бетоне оставались мелкие, высокореактивные частицы извести. Именно эти частицы и были ключом к самовосстановлению: при появлении трещин они растворялись и кристаллизовались вновь, эффективно «заживляя» повреждения.
«Было трудно усомниться в авторитете Витрувия, чьи труды пробудили мой интерес к римской архитектуре. Но данные говорят об ином», — отмечает инженер-технолог Адмир Масич.
Впрочем, Масич допускает, что труды древнего архитектора могли просто неправильно интерпретировать. В тексте есть упоминания о «скрытом тепле» при смешивании, что косвенно указывает на экзотермическую реакцию «горячего замеса».
Уникальная находка в Помпеях
Окончательные доказательства ученые получили благодаря недавнему открытию в Помпеях — прекрасно сохранившейся строительной площадки, законсервированной извержением Везувия в 79 году н.э. Археологи обнаружили нетронутые кучи сырья, инструменты и незавершенные стены.
Анализ образцов с этого участка стал решающим. Исследователи не только подтвердили наличие известковых кластеров, характерных для «горячего замеса», но и обнаружили в сухих смесях целые фрагменты негашеной извести. Изотопный анализ, проведенный при участии профессора Кристин Бергманн, позволил четко отличить следы использования быстрой извести (негашеной) от гашеной, описанной Витрувием.
Роль вулканов
Кроме извести, важнейшим компонентом римского бетона был вулканический пепел, в частности пемза. Ученые выяснили, что частицы пемзы со временем вступали в химическую реакцию с цементной матрицей, формируя новые минеральные отложения, которые дополнительно укрепляли структуру материала на протяжении веков. Это объясняет, почему конструкции не только стояли, но и укреплялись, выдерживая землетрясения и постоянное воздействие стихий.
«Римский цемент — это динамичная, самовосстанавливающаяся система. Мы хотим перенести эти принципы в современные материалы, создать бетон, способный к регенерации», — поясняет Масич.
