Romanii antici au fost maeștri constructori și ingineri, poate cel mai bine reprezentați de apeductele încă funcționale. Iar aceste minuni arhitecturale se bazau pe un material de construcție unic: betonul pozzolanic, un material spectaculos de durabil, care a conferit structurilor romane rezistența lor incredibilă.
Chiar și astăzi, una dintre structurile lor - Panteonul, încă intact și vechi de aproape 2.000 de ani - deține recordul pentru cea mai mare cupolă din beton nearmat din lume.
Proprietățile acestui beton au fost în general atribuite ingredientelor sale: pozzolana, un amestec de cenușă vulcanică - numită astfel după orașul italian Pozzuoli, unde se găsește un depozit semnificativ de pozzolana - și var. Atunci când sunt amestecate cu apă, cele două materiale pot reacționa pentru a produce un beton rezistent.
Dar, după cum se pare, aceasta nu este întreaga poveste. O echipă internațională de cercetători condusă de Massachusetts Institute of Technology (MIT) a descoperit că nu numai că materialele sunt ușor diferite față de ceea ce am fi crezut, dar și tehnicile folosite pentru a le amesteca sunt, de asemenea, diferite.
Tunurile de fum au reprezentat mici bucăți albe de var care pot fi găsite în ceea ce pare a fi un beton bine amestecat. Prezența acestor bucăți fusese atribuită anterior unui mixaj sau unor materiale necorespunzătoare, dar acest lucru nu a avut sens pentru cercetătorul în domeniul materialelor Admir Masic de la MIT.
"Ideea că prezența acestor cioburi de var a fost atribuită pur și simplu unui control scăzut al calității m-a deranjat întotdeauna", a declarat Masic într-o declarație din ianuarie 2023.
"Dacă romanii au depus atât de mult efort pentru a produce un material de construcție remarcabil, urmând toate rețetele detaliate care au fost optimizate de-a lungul mai multor secole, de ce ar fi depus atât de puțin efort pentru a asigura obținerea unui produs final bine amestecat? Trebuie să existe mai mult în această poveste."
Masic și echipa, condusă de inginerul civil de la MIT Linda Seymour, au studiat cu atenție eșantioane de beton roman vechi de 2.000 de ani din situl arheologic de la Privernum, în Italia. Aceste mostre au fost supuse microscopiei electronice cu scanare de mare suprafață și spectroscopiei cu raze X cu dispersie de energie, difracției de raze X pe pulbere și imagisticii Raman confocale pentru a înțelege mai bine claste de var.
Una dintre întrebările pe care le aveam în minte era natura varului folosit. Înțelegerea standard a betonului puzzolanic este că acesta folosește var stins. În primul rând, calcarul este încălzit la temperaturi ridicate pentru a produce o pulbere caustică foarte reactivă numită var viu, sau oxid de calciu.
Amestecarea varului viu cu apă produce var stins sau hidroxid de calciu: o pastă puțin mai puțin reactivă și mai puțin caustică. Conform teoriei, această var stins era varul stins pe care romanii antici îl amestecau cu puzzolana.
Pe baza analizei echipei, claste de var din probele lor nu sunt compatibile cu această metodă. Mai degrabă, betonul roman a fost probabil fabricat prin amestecarea varului viu direct cu puzzolana și apă la temperaturi extrem de ridicate, singur sau în plus față de varul stins, un proces pe care echipa îl numește "amestecare la cald", care are ca rezultat apariția cioburilor de var.
"Beneficiile amestecului la cald sunt duble", a spus Masic.
"În primul rând, atunci când betonul în ansamblu este încălzit la temperaturi ridicate, permite chimii care nu sunt posibile dacă se folosește doar var stins, producând compuși asociați cu temperaturi ridicate care altfel nu s-ar fi format. În al doilea rând, această temperatură crescută reduce semnificativ timpii de întărire și de priză, deoarece toate reacțiile sunt accelerate, permițând o construcție mult mai rapidă."
Și mai are un alt beneficiu: claste de var conferă betonului capacități remarcabile de autovindecare.
Atunci când se formează fisuri în beton, acestea se deplasează în mod preferențial către claste de var, care au o suprafață mai mare decât alte particule din matrice. Atunci când apa pătrunde în fisură, aceasta reacționează cu varul pentru a forma o soluție bogată în calciu care se usucă și se întărește sub formă de carbonat de calciu, lipind fisura la loc și împiedicând-o să se extindă mai mult.
Acest lucru a fost observat în betonul dintr-un alt sit vechi de 2.000 de ani, Mormântul lui Caecilia Metella, unde fisurile din beton au fost umplute cu calcit. De asemenea, ar putea explica de ce betonul roman de la digurile construite acum 2.000 de ani a supraviețuit intact timp de milenii, în ciuda bătăilor constante ale oceanului.
Așadar, echipa și-a testat descoperirile făcând beton pozzolanic din rețete antice și moderne, folosind var rapid. De asemenea, au făcut un beton de control fără var rapid și au efectuat teste de fisurare. În mod sigur, betonul fisurat cu var rapid s-a vindecat complet în două săptămâni, dar betonul de control a rămas fisurat.
Echipa lucrează acum la comercializarea betonului lor ca o alternativă mai ecologică la betoanele actuale.
"Este interesant să ne gândim la modul în care aceste formulări de beton mai durabile ar putea extinde nu numai durata de viață a acestor materiale, ci și la modul în care ar putea îmbunătăți durabilitatea formulărilor de beton tipărite 3D", a declarat Masic.
Cercetarea a fost publicată în Science Advances.
Comentarii
Trimiteți un comentariu
Dar mai întâi, rețineți: A comenta pe acest blog (ca și pe oricare altul) este un privilegiu, nu un drept. De aceea, vă rugăm:
- Referiți-vă, pe cât posibil, doar la subiectul postării.
- Folosiți un limbaj decent.
- Dacă intrați în polemici cu alți comentatori, folosiți argumente, nu injurii.
- Pentru mesaje de interes personal adresate administratorilor blogului (schimb de link, propuneri de colaborare etc.) folosiți formularul de CONTACT, aflat în partea de sus a paginii.
Comentariile care nu respectă aceste cerințe nu vor putea fi publicate.
Vă mulțumim și vă așteptăm cu interes opiniile și sugestiile.