Нові археологічні дані, виявлені на надзвичайно добре збереженому римському будівельному майданчику в Помпеях, перевернули попередню думку про те, як стародавні створювали свій славнозвісний міцний бетон. Дослідження, проведене вченими з Массачусетського технологічного інституту (MIT) і опубліковане в журналі Nature Communications, показує, що римський бетон був не тільки міцним, але й самовідновлюваним завдяки цілеспрямованому використанню гашеного вапна, змішаного в «гарячий» процес. Це відкриття дає безпрецедентне розуміння будівельних технологій, які дозволяли римським спорудам вистояти тисячоліття.
Прорив у Помпеї
Ключ до цього відкриття криється в руїнах частково побудованого будинку, покинутого під час виверження Везувію в 79 році нашої ери. На відміну від типових археологічних знахідок, це місце містило неушкоджені будівельні матеріали, готові до використання, включаючи відсортовану плитку, перероблені винні амфори та, що найважливіше, сухі матеріали, які очікують остаточного змішування. Це унікальне збереження дозволило дослідникам вивчити компоненти бетону до того, як їх змішали з водою — це рідкісна можливість зрозуміти точні хімічні реакції, що відбуваються в процесі.
Гаряче змішування та самовідновлення: ключові інгредієнти
Дослідження виявило мікроскопічні фрагменти гашеного вапна (оксиду кальцію) як критичний інгредієнт. Коли воду додали до гашеного вапна разом із вулканічним попелом (пуццоланою), відбулася екзотермічна реакція, яка виділила тепло. Цей метод «гарячого змішування» створював бетон, який принципово відрізнявся від сучасних складів. В отриманому матеріалі нерозчинені частинки вапна зберегли свою реакційну здатність.
Якщо в бетоні з’являлися тріщини, ці частинки вапна вступали в реакцію з прісною водою, ефективно заліковуючи пошкодження. Ця властивість самовідновлення пояснює, чому багато римських споруд пережили століття стресу та впливу погодних умов.
«Крихітні частинки вапна були не просто побічним продуктом виробничого процесу, їх навмисно додали для забезпечення довговічності бетону».
Підтвердження давніх знань
Історичні записи римських авторів, таких як Вітрувій і Пліній Старший, натякали на цю техніку, але вчені раніше припускали, що поради Вітрувія щодо вапна та пуццолану не передбачали гарячого змішування. Проте опис Плінієм Старшим реакції гашеного вапна з водою підтверджує екзотермічний процес. Попередні знахідки в Привернумі, поблизу Риму, вже вказували на наявність частинок вапна, а спостереження за загоєнням тріщин у таких спорудах, як гробниця Цецилії Метелли на Аппієвій дорозі, ще більше зміцнили теорію самозцілення.
Питання, що залишилися, і майбутні дослідження
Незважаючи на те, що відкриття в Помпеях є новаторським, залишається кілька невирішених питань. Неясно, наскільки цей метод гарячого змішування був поширений по всій Римській імперії. Римляни також виробляли розчин низької якості, як зазначив Пліній Старший, що свідчить про непослідовний контроль якості.
Потрібні подальші дослідження, щоб визначити, чи був цей метод відповіддю на часті землетруси в регіоні та чи було додавання гашеного вапна навмисною спробою пом’якшити розтріскування. Виявлення додаткових прикладів самовідновлення бетону в інших римських спорудах буде необхідним для повного розуміння цього видатного інженерного досягнення.
Зрештою, це дослідження підтверджує, що римський бетон був не просто надзвичайно міцним; його активно розробляли для довговічності, що робить його дивом стародавньої техніки.
