ЕРЕВАН, 9 янв – Sputnik. Группа ученых экспериментально подтвердила воссоздание древнеримской технологии получения сверхпрочного бетона. Как сообщает Science Daily, результаты исследований были опубликованы в издании Science Advances, а в работе приняли участие специалисты из Массачусетского технологического института, Гарвардского университета, итальянского стартапа DMAT, а также швейцарского Института механики материалов, при поддержке археологического музея в итальянском Приверно.
Римские дороги стали синонимом долговечности, а некоторые из древнеримских акведуков до сих пор используются в водопроводной сети Рима – при том, что многие современные бетонные постройки начинают осыпаться через 40-50 лет. При этом римские постройки на протяжении двух тысяч лет выдерживали морскую воду, перепады температур и землетрясения.
Многие годы ученые считали, что прочность бетона связана с вулканическим пеплом из местечка Поццуоли, в Неаполитанском заливе. В античные времена его даже развозили на кораблях для строительства по всей Римской империи. Архитекторы и историки античности упоминали его как важнейшую составную часть бетона.
Проведя более подробный анализ образцов древнеримского бетона, ученые обнаружили в них вкрапления минералов диаметром примерно в 1 миллиметр. Долгое время считалось, что они остались от несовершенства технологии, так как известь тогда не могли размельчать так однородно, как сейчас. В современных бетонах таких вкраплений нет.
Но, проведя исследования, ученые предположили, что именно эти частички придают бетону качество самовосстановления, неизвестное в современном мире. Их исследовали новыми методами многоуровневой визуализации (multiscale imaging) и химического картирования (chemical mapping).
Ранее считалось, что известь, прежде чем добавлять ее в бетон, гасили, то есть разводили в воде. У ученых возник вопрос, могла ли использоваться непосредственно в бетоне жженая известь, не смешанная с водой.
Анализ показал, что вкрапления в бетоне действительно состоят из карбоната кальция (основы извести), а спектроскопия позволила установить, что они образовались при очень высоких температурах (при которых известняк обжигают для получения жженой извести). Их и смешивали с бетоном.
Выяснилось, такие соединения могут быстро вступать в реакции по самовосстановлению. Как только на поверхности бетона образуются трещины и в них попадает вода, возникает известковый раствор, который сразу же твердеет и схватывается обратно (в том числе смешиваясь с указанной выше вулканической пылью).
Предположения подтвердились экспериментально: ученые сделали несколько образцов бетона с жженой известью и без нее. В образцах использовали и древние, и вновь созданные частички, а несколько образцов сделали без них. После этого по кускам бетона сделали несколько ударов, оставив на них трещины и залив их водой. За две недели на образцах с жженой известью (и древней, и новой) трещины полностью закрылись, а на образцах без нее – остались.
Таким образом, считают ученые, эту технологию можно возродить и производить долгоживущий цемент в промышленных масштабах. Это сократит потребность в цементе, а значит и энергозатраты на его производство (на которое сейчас приходится около 8% выбросов парниковых газов в мире).