Secretul rezistenței construcțiilor antice ale romanilor: betonul s-a „autovindecat“

Oamenii de știință au descoperit ingredientul care permite betonului roman să se „autovindece“, făcându-l mai rezistent decât echivalentul său modern.

Panteonul din Roma are cea mai mare cupolă din beton nearmat și este încă intactă FOTO Shutterstock

Oamenii de știință au petrecut zeci de ani încercând să descopere secretul materialului ultra-durabil din contrucțiile romane care au rezistat unor condiții dure: apeducte, poduri, temple, drumuri, docuri, diguri.

Cercetătorii de la Massachusetts Institute of Technology au „dezgropat“ secretul durabilității betonului roman, din structuri care au rezistat aproape intacte peste 2.000 de ani, potrivit Study Finds.

Vechii romani au fost ași ai ingineriei, construind o rețea uriașă de drumuri, apeducte, porturi și temple, iar multe dintre ele sunt în picioare chiar și în ziua de azi. Multe dintre aceste structuri au fost construite cu beton, inclusiv Panteonul din Roma, care are cea mai mare cupolă din beton nearmat din lume și care este încă intactă, deși construcția a fost ridicată în jurul anului 126 d.Hr.  

Ce conține betonul roman

Ani de zile, cercetătorii au crezut că secretul rezistenței betonului antic au fost lianții puzzolanici (precum cenușa vulcanică din zona Pozzuoli, Napoli). Aceștia au valoare cimentară mică, dar sub formă fin divizată și în prezența apei vor forma compuși care posedă proprietăți de ciment.

Istoricii spun că acest tip de cenușă a fost trimis în tot Imperiul Roman pentru a fi folosit în construcții, fiind descris ca un ingredient-cheie pentru beton, la acea vreme. După o examinare mai atentă, s-a observat că eșantioanele de beton antic conțin și conglomerate dintr-un mineral alb. Acesta nu era altceva decât var, un alt ingredient-cheie din betonul antic.

Deși studiile anterioare au ignorat această componentă, considerând-o un semn de neglijență în procesul de fabricare/amestecare a betonului, noul studiu realizat de Massachusetts Institute of Technology (MIT) arată că micile conglomerate de var au dat betonului capacitatea sa de „autovindecare“.

„Ideea că prezența acestor fragmente de var a fost atribuită uneii calități scăzute m-a deranjat întotdeauna. Dacă romanii depuneau atât de mult efort pentru a realiza un material de construcție remarcabil, urmând rețetele care au fost optimizate de-a lungul multor secole, de ce ar fi depus atât de puțin efort pentru a asigura producerea unui produs final bine amestecat?“, a spus Admir Masic, profesor de inginerie civilă la MIT și autorul studiului.

Oamenii de știință au presupus că, atunci când romanii au adăugat var în beton, l-au combinat mai întâi cu apă, obținând astfel o pastă cunoscută sub numele de var stins.

Totuși, profesorul Masic spune că acest proces în sine nu a putut justifica prezența conglomeratelor de var. Autorul studiului s-a întrebat dacă nu cumva romanii au folosit varul direct în forma sa mai reactivă, cunoscută sub numele de var nestins. Varul nestins conține argilă, având proprietăți similare cu cimentul, fiind astfel adecvat pentru tencuieli sau amorse.

Studiind mostre din betonul antic, cercetătorii MIT au stabilit că conglomeratele conțineau diferite forme de carbonat de calciu. Analize ulterioare au oferit indicii că s-au format la temperaturi extreme. Acesta ar fi rezultatul așteptat al unei reacții exoterme (reacții chimice care au loc cu degajare de căldură – n.r.) produse prin utilizarea varului nestins în locul varului stins, în amestecul de beton. Echipa de cercetători consideră acum că „amestecarea la cald“ a fost cheia rezistenței betonului roman.

Metodele antice le-au depășit pe cele moderne

În timpul procesului de amestecare la cald, conglomeratele de var dezvoltă o structură caracteristică, creând astfel o sursă de calciu reactiv. De îndată ce în beton încep să se formeze mici fisuri mici ele se răspândesc cu precădere prin conglomeratele de var. Profesorul Masic a explicat că materialul poate reacționa cu apa, creând o soluție saturată de calciu, care apoi se recristalizează sub formă de carbonat de calciu și umple rapid fisura sau reacționează cu lianții puzzolanici  pentru a întări și mai mult betonul.

Cercetătorii au observat că aceste reacții au loc spontan și, prin urmare, vindecă automat fisurile din beton înainte ca acestea să se răspândească. Echipa a produs mostre de beton amestecat la cald, apoi le-au spart și au lăsat apa să curgă prin crăpături.

În două săptămâni, fisurile s-au „vindecat“ complet. O bucată de beton făcută fără var nestins nu s-a „vindecat“, iar apa a continuat să curgă prin fisuri. Ca rezultat al testelor de succes, echipa de cercetători lucrează pentru a aduce pe piață acest tip de material de construcții.

Masic speră că descoperirile echipei de la MIT, publicate în revista Science Advances, ar putea ajuta la reducerea impactului asupra mediului. Producția de ciment reprezintă aproximativ 8% din emisiile globale de gaze cu efect de seră.