Celebrul Panteon din Roma antică, vechi de aproape 2.000 de ani – deține recordul pentru cea mai mare cupolă din beton nearmat din lume. Cum a reușit să reziste această construcție atât de mult timp fără să se erodeze? Cercetătorii afirmă că au reușit, în cele din urmă, să decripteze misterul betonului roman.
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.
În 2023, o echipă internațională de cercetători condusă de Institutul de Tehnologie din Massachusetts (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.
Cercetătorul Admir 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.
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, fragmentele 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.
„Beneficiile amestecului la cald sunt duble”, a spus Masic, potrivit Science Advances.
„În primul rând, atunci când betonul în ansamblu este încălzit la temperaturi ridicate, acesta permite chimii 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.”
Betonul roman și capacitatea de autovindecare
Și mai are un alt beneficiu: formula 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 și mai mult.
Cum arăta Colosseum. Cea mai fidelă și spectaculoasă reconstrucție video
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 efectelor apei marine.
Așadar, echipa și-a testat descoperirile făcând beton pozzolanic din rețete antice și moderne.
De asemenea, au făcut un beton de control 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.
Magment, betonul care ar putea încărca mașina electrică în timp ce conduceți
