Секрет удивительной прочности древнеримских акведуков и других построек из бетона, простоявших уже несколько тысячелетий, заключается в необычной «химии» его двух основных компонентов – вулканического пепла и морской воды, сообщает «РИА Новости».
– Рецепт изготовления этого бетона потерян, и никому никогда не удавалось его восстановить. Римлянам повезло, что у них был подходящий минеральный пример того, как работает этот бетон. Они наблюдали за тем, как вулканический пепел попадал в море и превращался в пемзу. Нам придётся подобрать их аналоги, так как и морская вода, и пепел есть далеко не везде, – рассказывает Мэри Джексон из университета Юты в Солт-Лейк-Сити.
Древние римляне преуспели в практических дисциплинах – правоведении, архитектуре и строительстве. Древнеримские дороги, водопроводы, Пантеон, другие соборы и архитектурные сооружения простояли несколько тысяч лет и используются до сих пор.
(Римский Пантеон, храм античным богам. Фото: architan.ru)
Главным ноу-хау и чудом древнеримской строительной индустрии был «цемент», opus caementicium – прародитель современного бетона, из которого сложены многие акведуки, Колизей, портовые причалы, стены домов и других построек в Риме и остальных частях бывшего Pax Romana. В отличие от современного бетона, сложенного из цемента и щебня, его древнеримский тёзка был заметно прочнее и не разваливался через несколько десятков лет после попадания воды.
Наоборот, он становился только крепче после контакта с водой, о чем писали Плиний Старший и многие другие хронисты времен имперского Рима. Это необычное свойство древнеримского бетона оставалось тайной для учёных, так как о его составе и методике изготовления было известно крайне мало – лишь то, что он содержал в себе песок, гальку определённых размеров, известь и вулканический пепел.
Учёные нашли ответ на этот вопрос, просветив несколько фрагментов древнеримского бетона при помощи ускорителя частиц ALS в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Изучая снимки, ученые нашли внутри бетона времен Цезаря и Августа крайне необычную составляющую, которую не ожидали увидеть, – кристаллы минерала тоберморита.
Это вещество, состоящее из воды, кальция, алюминия, кремния и кислорода, обычно образуется в гидротермальных источниках или жерлах вулкана при сверхвысоких температурах, и обнаружение его в «цементе» стало сюрпризом для учёных.
Проанализировав структуру кристаллов, исследователи поняли, как они возникли, и нашли объяснение невероятной прочности древнеримского бетона.
Как оказалось, бетон формировался в два этапа, первый из которых был быстрым, а второй – достаточно медленным по человеческим меркам. Сначала известь взаимодействовала с молекулами, содержащимися в пепле, и создавала внутри бетона щелочную среду, способствовавшую формированию тоберморита.
Он возникал внутри бетона в результате проникновения морской воды и её взаимодействия с щелочной средой. Растущие кристаллы тоберморита сцеплялись между собой, что скрепляло бетон и не позволяло ему развалиться на части под действием химически агрессивной морской воды. Этот процесс, как отмечают химики, может длиться несколько тысяч лет, на протяжении которых бетон не только не разрушается, а становится ещё прочнее.
(Древнеримский акведук Пон-дюж-Гар. Фото: architan.ru)
Сейчас учёные пытаются воссоздать «рецепт» древнеримского бетона, смешивая различные типы вулканического пепла с морской водой. Его создание позволит не только найти замену обычному цементу, производство которого является одной из самых экологически «грязных» процедур, но и создать «вечные» дамбы, приливные электростанции, волнорезы и другие портовые сооружения.
