Operele arhitecturale ale romanilor se bazau pe un material de construcție unic: betonul pozzolanic, un material spectaculos de durabil, care a conferit structurilor o rezistență incredibilă. Chiar și astăzi, una dintre minunile lumii antice – Panteonul, încă intact și vechi de aproape 2.000 de ani – deține recordul pentru cea mai mare cupolă din beton nearmat din lume.
Proprietățile betonului roman 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 – 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.
Cercetătorii 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 din ce sunt realizate.
Puteau romanii să vorbească cu morții? Dovezile unui ritual ieșit din comun
Una dintre întrebările avute în vedere a fost natura varului utilizat. Înțelegerea standard a betonului puzzolanic este că acesta utilizează 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 rapid 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, cioburile de var din probele lor nu sunt în concordanță 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.
Romanii şi vampirii. Descoperirile incredibile dintr-un mormânt imperial
„Beneficiile amestecului la cald sunt duble”, a declarat Admir Masic, cercetător la MIT.
„În primul rând, atunci când betonul în ansamblu este încălzit la temperaturi ridicate, acesta permite reacții care nu sunt posibile dacă ați folosi doar var stins, producând compuși asociați cu temperaturi ridicate care altfel nu s-ar forma. 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: conferă betonului capacități remarcabile de autovindecare.
Au ajuns soldaţii romani până în China? Legenda Legiunii pierdute din Carrhae
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.
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 Admir Masic, cercetător la MIT.
De ce purtau romanii o creastă roşie pe coifuri? O explicaţie ştiinţifică