Ученые выяснили секрет прочности древнеримских акведуков и других построек из бетона, простоявших более двух тысяч лет. Он заключается в необычном взаимодействии его двух основных компонентов – вулканического пепла и морской воды. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале American Mineralogist. Отметим, что рецепт изготовления этого бетона был потерян, и никому не удавалось его восстановить. Перевод статьи приводят РИА Новости.
Римский акведук в Сеговии (Испания). Фото Getty
—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, – рассказывает Мэри Джексон (Marie Jackson) из университета Юты в Солт-Лейк-Сити (США).
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 империи. При этом, в отличие от современного бетона, сложенного из цемента и щебня, его древнеримский тезка был заметно прочнее и не разваливался через несколько десятков лет после попадания воды.
Как отмечает Джексон, древний бетон 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 ученых, так как о его составе и методике изготовления нам было известно крайне мало – лишь то, что он содержал в себе песок, гальку определенных размеров, известь и вулканический пепел.
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 ее 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 еще прочнее.
Джексон и ее коллеги 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.
Сейчас Джексон и другие геологи пытаются воссоздать "рецепт" древнеримского бетона, смешивая различные типы вулканического пепла с морской водой. Его создание, как надеются ученые, 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.