Секрет удивительной прочности древнеримских акведуков и других построек из бетона, простоявших уже несколько тысячелетий под напором стихий, заключается в необычной «химии» его двух основных компонентов – вулканического пепла и морской воды.
Как передает РИА Новости, об этом говорится в статье, опубликованной в журнале American Mineralogist.
«Рецепт изготовления этого бетона был потерян, и никому никогда не удавалось его восстановить. Римлянам повезло, что у них был подходящий минеральный пример того, как работает этот бетон. Они наблюдали за тем, как вулканический пепел попадал в море и превращался в пемзу. Нам придется подобрать их аналоги, так как и морская вода, и пепел есть далеко не везде», — рассказывает Мэри Джексон (Marie Jackson) из университета Юты в Солт-Лейк-Сити (США).
Древний Рим, как часто его критикуют многие искусствоведы и историки науки, не оставил за собой столь же богатое культурное наследие, как Древняя Греция, но зато древние римляне преуспели в двух практических дисциплинах – в правоведении, и в архитектуре и строительстве. Древнеримские дороги, водопроводы, Пантеон и другие соборы и архитектурные сооружения простояли многие тысячи лет и используются до сих пор.
Главным «ноу-хау» и чудом древнеримской строительной индустрии был «цемент», opus caementicium – прародитель современного бетона, из которого сложены многие акведуки, Колизей, портовые причалы, стены домов и других построек в Риме и других частях бывшего Pax Romana. В отличие от современного бетона, сложенного из цемента и щебня, его древнеримский «тезка» был заметно прочнее и не разваливался через несколько десятков лет после попадания воду.
Наоборот, как отмечает Джексон, он становился только крепче после контакта с водой, о чем писали Плиний Старший и многие другие хронисты времен имперского Рима. Это необычное свойство древнеримского бетона оставалось тайной для ученых, так как о его составе и методике изготовления нам было известно крайне мало – лишь то, что он содержал в себе песок, гальку определенных размеров, известь и вулканический пепел.
Джексон и ее коллеги нашли ответ на этот вопрос, просветив несколько фрагментов древнеримского бетона при помощи ускорителя частиц ALS в Националной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Изучая снимки, полученные при помощи этого прибора, ученые нашли внутри бетона времен Цезаря и Августа крайне необычную ведь, которую они там не ожидали увидеть – кристаллы минерала тоберморита.
Это вещество, состоящее из воды, кальция, алюминия, кремния и кислорода, обычно образуется в гидротермальных источниках или в жерлах вулкана при сверхвысоких температурах, и обнаружение его в «цементе» стало сюрпризом для ученых. Проанализировав структуру этих кристаллов, Джексон и ее коллеги поняли, как они возникли, и нашли объяснение невероятной прочности древнеримского бетона.
Как оказалось, бетон формировался в два этапа, первый из которых был быстрым, а второй – достаточно медленным по человеческим меркам. Сначала известь взаимодействовала с молекулами, содержащимися в пепле, и создавала внутри бетона щелочную среду, способствовавшую формированию тоберморита.
Он возникал внутри бетона в результате проникновения в него морской воды и ее взаимодействия с щелочной средой. Растущие кристаллы тоберморита сцеплялись между собой, что скрепляло бетон и не позволяло ему развалиться на части под действием химически агрессивной морской воды. Этот процесс, как отмечают химики, может длиться несколько тысяч лет, на протяжении которых бетон не только не разрушается, а становится только прочнее.
Сейчас Джексон и несколько других геологов пытаются воссоздать рецепт древнеримского бетона, смешивая различные типы вулканического пепла с морской водой. Его создание, как надеются ученые, позволит не только найти замену для обычного цемента, производство которого является одной из самых экологически «грязных» процедур, но и создать «вечные» дамбы, приливные электростанции, волнорезы и другие портовые сооружения.
