infa.lt

Romos Panteonas | vaizdo įrašo kadras

Senovės romėnai buvo inžinerijos meistrai – jie nutiesė didžiulį kelių, akvedukų, uostų ir masyvių pastatų tinklą, kai kurie iš jų išliko du tūkstantmečius.

Daugelis šių statinių buvo pastatyti iš betono: garsusis romėnų Panteonas, kurio kupolas yra didžiausias pasaulyje nearmuoto betono kupolas, tebėra išlikęs, o kai kuriais senovės romėnų akvedukais į Romą vis dar tiekiamas vanduo.

Tuo tarpu daugelis šiuolaikinių betoninių konstrukcijų suiro per kelis dešimtmečius nuo jų pastatymo. Mokslininkai ilgai bandė įminti senovės romėnų betono gamybos paslaptį ir pagaliau jiems tai pavyko.

Masačusetso technologijos instituto, Harvardo universiteto ir laboratorijų Italijoje bei Šveicarijoje mokslininkų komanda atrado senovinius betono gamybos būdus, kurie pasižymėjo keliomis pagrindinėmis savireguliacijos funkcijomis. Rezultatai paskelbti žurnale „Science Advances”.

Daugelį metų mokslininkai spėliojo, kad senovinio betono ilgaamžiškumą lėmė viena sudedamoji dalis – vulkaniniai pelenai iš Pozzuolio regiono Neapolio įlankoje.

Šios rūšies pelenai buvo platinami visoje Romos imperijoje ir naudojami statybose. To meto architektai ir istorikai jį apibūdino kaip pagrindinę betono sudedamąją dalį statybinėse konstrukcijose.

Senovinio betono pavyzdžiuose taip pat yra mažų, ryškiai baltų mineralinių elementų, kuriuos lengva identifikuoti kaip kalkių – dar vienos pagrindinės senovinio betono mišinio sudedamosios dalies – daleles. Mokslininkai mano, kad būtent kalkės suteikė romėnų betonui savaiminio atsistatymo gebėjimą.

Istoriškai susiklostė nuomonė, kad kalkės, dedamos į romėnų betoną, pirmiausia buvo sumaišomos su vandeniu, kad susidarytų labai reaktyvi pastos pavidalo medžiaga, kuri vadinama gesinimu.

Tačiau vien šiuo procesu kalkių dalelių buvimo paaiškinti negalima. Mokslininkams kilo klausimas: „Ar gali būti, kad romėnai naudojo reaktyvesnes kalkes, vadinamąsias negesintas kalkes?”

Tyrėjai nustatė, kad baltos dėmelės sudarytos iš įvairių kalcio karbonato formų. Atlikus spektroskopinį tyrimą paaiškėjo, kad jos susidarė ekstremalioje temperatūroje, vykstant egzoterminėms reakcijoms, kurias sukėlė vietoj negesintų kalkių arba papildomai naudojant negesintas kalkes betono mišinyje.

Komanda priėjo išvados, kad karštas maišymas yra senovinio betono ypatingo patvarumo raktas.

Karštas maišymas turi du privalumus. Pirma, kai visas betonas įkaitinamas iki aukštos temperatūros, susidaro junginiai, kurie nesusidarytų, jei būtų naudojamos tik gesintos kalkės.

Antra, dėl padidintos temperatūros labai sutrumpėja kietėjimo ir susijungimo laikas, nes visos reakcijos pagreitėja, todėl statybą galima gerokai paspartinti.

Karšto maišymo metu kalkių dalelės suformuoja būdingą trapią nanodalelių struktūrą, todėl susidaro lengvai lūžtantis ir reaktyvus kalcio šaltinis, kuris, mokslininkų komandos nuomone, gali būti savaiminio betono vientisumo atkūrimo šaltinis.

Betone pradėjus formuotis mažiems įtrūkimams, jie gali prasiskverbti pro didelį paviršiaus plotą turinčias kalkių daleles.

Tada ši medžiaga gali reaguoti su vandeniu ir susidaryti kalcio prisotintas tirpalas, kuris gali persikristalizuoti į kalcio karbonatą ir greitai užpildyti plyšį arba reaguoti su pucolaniniais pelenais ir dar labiau sustiprinti kompozitinę medžiagą. Šios reakcijos vyksta savaime ir automatiškai užgydo įtrūkimus, kol jie neišplito.

Norėdama įrodyti, kad būtent šis mechanizmas lėmė romėniškojo betono ilgaamžiškumą, komanda pagamino senovinio ir šiuolaikinio betono karšto betono mėginius, tyčia juos subadė ir pro plyšius paleido vandenį.

Per dvi savaites romėniškojo betono plyšiai visiškai užsitraukė ir nustojo praleisti vandenį. Toks pat betono gabalas, pagamintas be gesintų kalkių pagal šiuolaikinius receptus, neužsitraukė ir praleido vandenį, toliau palaipsniui ardydamasis.

Dabar komanda siekia komercializuoti „Romos” cemento medžiagą. Mokslininkų teigimu, stipresnės betono formulės gali ne tik padidinti medžiagų patvarumą, bet ir 3D betono spausdintuvų formulių ilgaamžiškumą. Didesnis patvarumas ir lengvesnių betono formų kūrimas sumažins cemento gamybos poveikį aplinkai.

Klausimas – ką prarado dabartinė civilizacija, lyginant su ankstesne, kad XXI amžiuje naudoja naudoja statybos technologijas gerokai atsiliekančias net nuo senovės romėnų? O gal mes tiesiog regresuojame, apgaudinėdami save esą žengiame progreso keliu?