На протяжении многих поколений историков и археологов по всему миру ставил в тупик вопрос: как древние римляне строили цементные сооружения такой прочности, что они и сегодня стоят?
![]()
Фото из открытых источников
Исследование, опубликованное на этой неделе Массачусетским технологическим институтом (MIT), наконец-то дало ответ на вышеуказанный вопрос.
В исследовании приняли участие ученые из Гарвардского университета, DMAT в Италии и Института механики и материалов в Швейцарии.
Ранее считалось, что известковые обломки, которые представляют собой куски известняка, являются побочным продуктом неправильной технологии смешивания цемента, хотя на самом деле они интересным образом помогают удерживать цемент вместе.
Профессор Массачусетского технологического института и автор исследования Адмир Масик сказал, что эта техника всегда интересовала его.
«С тех пор, как я впервые начал работать с древнеримским бетоном, меня всегда восхищали эти особенности», - сказал Масик. «Их нет в современных составах бетона, так почему же они присутствуют в этих древних материалах?»
Исследователи пришли к выводу, что древние римляне использовали известь (негашеную известь), и смешивали ее с известняком для создания химической реакции, которая позволяла цементу самовосстанавливаться. Этот процесс получил название «горячее смешивание».
Таким образом исследователи выяснили, как древний цемент мог оставаться прочным с течением времени.
В древних римских сооружениях, таких как римский Парфенон и акведуки, было огромное количество неармированного цемента.
Сооружения, построенные еще в 128 году нашей эры, все еще стоят и даже функционируют в своих первоначальных формах.
До сих пор неизвестно, знали ли древние римские строители, что они создают эту связь, или это была просто удача. Однако ученые говорят, что большинство древних цементных конструкций, стоящих сегодня, имели бы тот же химический состав, полученный в процессе горячего смешивания.
Негашеная известь состоит в основном из карбоната кальция.
Древнеримские строители смешивали негашеную известь с ее менее реакционноспособным собратом - известняковой крошкой, чтобы создать самовосстанавливающийся материал.
Когда образуется новый скрепленный материал, на поверхности известковых обломков образуются крошечные хрупкие наночастицы кальция.
Наночастицы кальция обладают высокой реакционной способностью, поэтому, когда в цементе образуются крошечные трещины и вода начинает просачиваться внутрь, кальций и вода вызывают химическую реакцию, в результате которой цемент перекристаллизовывается в карбонат кальция, заполняя трещины по мере их образования.
Эта химическая реакция происходит мгновенно и одновременно, что означает, что трещины в цементе могут «заживать» сами по себе.
Исследовательская группа доказала, что именно так римляне строили прочные цементные сооружения, имитируя древнюю технику замешивания цемента.
Масик надеется, что эта технология смешивания цемента поможет свести к минимуму воздействие на окружающую среду современного производства цемента, на долю которого приходится 8 % глобальных выбросов парниковых газов.
