Стародавні римляни були майстрами будівництва та інженерії. Найвідоміші з їхніх творінь-акведуки, чимала частина яких збереглася до наших часів. Всі чудеса архітектури Римської імперії пов’язані з унікальним будівельним матеріалом — пуццолановому бетоном, який надавав будівлям неймовірну міцність. Наприклад, Римський Пантеон, що зберігся в цілості за 2000 років, – світовий рекордсмен за величиною купола з неармованого бетону.
Вважалося, що секрет міцності криється в інгредієнтах пуццолана — суміші вулканічного попелу і вапна. При змішуванні з водою два матеріали можуть утворювати міцний бетон. Але виявилося, що це не єдине пояснення міцності.
Вчені з Массачусетського технологічного інституту ретельно вивчили 2000-річні зразки римського бетону з розкопок в комуні Прівернум. Матеріали перевіряли методами електронної мікроскопії, енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії, порошкової рентгенівської дифракції та конфокальної раманівської візуалізації.
Популярна версія свідчила, що римляни змішували з пуццоланою гашене вапно — вапняк нагрівали при високих температурах для отримання високореактивного їдкого порошку, і «гасили» водою. Однак аналіз показав, що римляни насправді не використовували гашене вапно. Римський бетон був отриманий шляхом змішування негашеного вапна безпосередньо з пуццоланою та водою при надзвичайно високих температурах. Технологи назвали цей процес “гарячим змішуванням”. В результаті такого змішування виходили уламки вапна — ці шматочки легко знайти в римському бетоні.
У гарячого змішування є і плюси, і мінуси. Коли бетон нагрівається до високих температур, це дозволяє включати в реакцію хімічні речовини, неможливі при застосуванні гашеного вапна. Підвищена температура сильно погіршує схоплювання бетону, але через прискорення реакцій дозволяє будувати будівлі набагато швидше.
Більш того, маленькі уламки вапна надають бетону чудову здатність до самовідновлення. Коли в бетоні утворюються тріщини, вони переважно рухаються до сміття, яке має більшу площу поверхні, ніж інші частинки. Коли вода потрапляє в тріщину, вона реагує з вапном, утворюючи розчин, багатий кальцієм. Розчин висихає і твердне, склеюючи тріщину і запобігаючи її подальшому поширенню.
Технологи перевірили свої висновки, зробивши пуццолановий бетон за різними рецептами з використанням негашеного вапна. Випробування показали, що тріснутий бетон з негашеного вапна повністю відновлювався протягом двох тижнів, тоді як звичайний бетон залишився з тріщинами, пише Science Alert.
