Kiderítették a római beton titkát

A rómaiak által épített utak egy része figyelemreméltó módon épségben maradt

Az opus caementicumnak is nevezett római betont számtalan monumentális épület építéséhez használták a római világban. A kutatók évtizedeken át próbálták megfejteni az „ultrastrapabíró" építőanyag titkát, amely évezredeken keresztül túlélte az időjárás viszontagságait, esetenként olyan rendkívül zord körülmények között is, ahol a beton modern megfelelője már néhány évtized után összeomlana és megrepedne. Most úgy tűnik, hogy megfejtették a titkát.

A tudósok korábban úgy gondolták, hogy a római beton tartósságának kulcsa az úgynevezett pozzolánhamu, egy természetes kovasavas vagy kovasavas-alumíniumos anyag, amely víz jelenlétében, szobahőmérsékleten reakcióba lép a kalcium-hidroxiddal. Ebben a reakcióban oldhatatlan kalcium-szilikát-hidrát és kalcium-aluminát-hidrát vegyületek keletkeznek, amelyek cementkötő tulajdonságokkal rendelkeznek.

A hamut a Római Birodalom egész területére szállították építkezés céljából, és a kortárs római építészek és történészek beszámolói a beton kulcsfontosságú összetevőjeként írták le.

Az ősi minták alaposabb vizsgálata a fehér ásványi jellemzőket mutatta, amelyeket „mészrögöknek" neveznek, amely a betonkeverék másik kulcsfontosságú összetevője.

A Via Appia valamennyi később készült római út paradigmájává vált, és szimbólumává annak a köztársaságnak, amely rendet teremtett a régióban, békét és szabadságot hozott Itália népei számára Forrás: Carole Raddato

Amióta először elkezdtem dolgozni ókori római betonnal, mindig is lenyűgöztek ezek a jellemzők

– mondta Admir Masic, az MIT építő- és környezetmérnöki professzora a HeritageDaily online tudományos portálnak. – Ha ezek nem találhatók meg a modern betonkészítményekben, akkor miért vannak jelen ezekben az ősi anyagokban?

Egy új tanulmányban a kutatók nagy felbontású multiskálás képalkotó és kémiai térképezési technikák segítségével megállapították, hogy a fehér zárványok valóban a kalcium-karbonát különböző formáiból álltak.

A spektroszkópiai vizsgálat nyomokat mutatott arra is, hogy ezek szélsőséges hőmérsékleten keletkeztek, amint az a keverékben lévő oltott mész helyett vagy mellett használt, égetett mész által kiváltott exoterm reakciótól várható.

A csapat most arra a következtetésre jutott, hogy a forró keverés lehetett valójában a szupertartósság kulcsa.

A forró keverés előnyei kettősek: először is, amikor a teljes betont magas hőmérsékletre melegítjük, az olyan kémiai folyamatokat tesz lehetővé, amelyek nem lehetségesek, ha csak oltott meszet használunk, és olyan magas hőmérséklethez kapcsolódó vegyületek keletkeznek, amelyek egyébként nem alakulnának ki

– magyarázta Masic. – Másodszor, ez a megnövekedett hőmérséklet jelentősen csökkenti a kikeményedési és kötési időt, mivel az összes reakció felgyorsul, ami sokkal gyorsabb felépítést tesz lehetővé.

A rómaiak által épített utak egy része figyelemreméltó módon épségben maradt Forrás: Pinterest

A forró keverési folyamat során a mészrögök jellegzetesen törékeny nanorészecske-architektúrát alakítanak ki, könnyen törhető és reaktív kalciumforrást hozva létre, amely a csapat javaslata szerint kritikus „öngyógyító funkciót" biztosíthat.

Ezek a reakciók spontán módon mennek végbe, ezért automatikusan „begyógyítják" a repedéseket.

Ennek a hipotézisnek a korábbi alátámasztását más római betonminták vizsgálata során is megtalálták, amelyek kalcittal töltött repedéseket mutattak.

A kutatócsoport a meghosszabbított funkcionális élettartam és a könnyebb betonformák kifejlesztése révén reméli, hogy felfedezéseik segíthetnek növeli a beton tartósságát, valamint csökkenteni a cementgyártás környezeti hatását, amely jelenleg a globális üvegházhatású gázok kibocsátásának mintegy 8 százalékáért felelős.