Старите Римјани биле мајстори во градежништвото и инженерството, што можеби најјасно се гледа во нивните аквадукти.
Овие сè уште функционални градежни чуда се базираат на уникатен градежен материјал – пуцолански бетон, исклучително издржлива смеса што им дава на римските градби неверојатна цврстина.
Дури и денес, едно од нивните ремек-дела – Пантеонот во Рим, кој е стар речиси 2.000 години и сè уште е недопрен – го држи рекордот за најголема неармирана бетонска купола во светот.
Овие извонредни својства долго време се припишуваа на составот на материјалот: пуцола, мешавина од вулканска пепел (именувана по италијанскиот град Поцуоли, каде што се наоѓа големо наоѓалиште) и вар. Двете супстанции реагираат со вода и создаваат цврст, долготраен бетон.
Но, се покажа дека тоа не е целата приказна. Во 2023 година, меѓународен тим научници од Технолошкиот институт во Масачусетс (МИТ) откри дека не само состојките на римскиот бетон се различни од она што претходно се мислеше, туку и техниките за негова подготовка, пренесува Сајенс алерт.
Оттогаш, дополнителната анализа на суровините и енергетските барања на древниот рецепт покажа како би можело да се подобри и современиот цемент.
Клучни индиции: бели грутчиња вар
Научниците забележале мали бели грутки вар во инаку совршено измешаниот бетон. Нивното присуство претходно се припишуваше на лошо мешање.
Сепак, научникот за материјали Адмир Масиќ од МИТ се сомневал дека тоа не може да биде случајност:
„Ако Римјаните вложиле толку многу труд во изработка на исклучителен градежен материјал, следејќи детални рецепти усовршени со векови, зошто би го занемариле правилното мешање?“
Заедно со градежниот инженер Линда Сејмур, Масиќ анализирал примероци од римски бетон стари 2.000 години пронајдени на археолошкото наоѓалиште Привернум во Италија.
Примероците беа испитани со електронска микроскопија, рендгенска спектроскопија и Раманова анализа за да се откријат повеќе информации за овие варовнички грутки.
Тајната на „топло мешање“
Традиционално, се верувало дека Римјаните користеле гасена вар (калциум хидроксид), добиена прво со загревање на варовник до негасена вар (калциум оксид), потоа се меша со вода.
Но, анализата на тимот на МИТ покажа дека грутките од вар не биле во согласност со овој метод. Наместо тоа, Римјаните веројатно мешале негасена вар директно со пуцолана и вода на многу високи температури – процес што истражувачите го нарекле „топло мешање“.
„Предностите на топлото мешање се двојни. Прво, високата температура овозможува хемиски реакции што инаку не би биле можни со гасена вар, создавајќи специјални, високоотпорни соединенија. Второ, овие високи температури значително го забрзуваат стврднувањето, овозможувајќи побрзо градење“, објаснува Масиќ.
Бетон кој сам се поправува
Освен отпорноста, „топлото мешање“ му дава на бетонот и способност за само-поправање. Кога се појавуваат пукнатини, тие обично водат до грутките со вар, кои имаат поголема површина од другите честички.
Кога водата влегува во пукнатина, реагира со малтер и создава калциум-карбонат кој се суши и стврднува, запечатувајќи ја пукнатината и спречувајќи го нејзиното ширење.
Во експерименти со пуцолан бетон направен според стари и современи рецепти, бетонот со негасена вар ги затворил пукнатините во рок од две недели, додека контролниот примерок не покажал промени.
Одржлива иднина инспирирана од Рим
Тимот на МИТ сега работи на комерцијализација на нов бетон што би можел да биде еколошка алтернатива на денешните цементни мешавини.
„Возбудливо е да се размислува како овие поотпорни бетони би можеле да го продолжат векот на траење на зградите, но и да ја подобрат отпорноста на 3Д печатениот бетон“, рече Масиќ.
Во поновото истражување од 2025 година, инженерите споредија суровини и потрошувачка на енергија на римскиот и современиот бетон. Тие откриле дека римскиот бетон бара повеќе вода и почетна енергија, но неговата долговечност може значително да го намали вкупниот еколошки отпечаток со текот на времето.
