Το ρωμαϊκό σκυρόδεμα, σε πολλές περιπτώσεις, έχει αποδειχθεί ότι είναι μεγαλύτερης διάρκειας από το σύγχρονο ισοδύναμό του, το οποίο μπορεί να επιδεινωθεί μέσα σε δεκαετίες. Τώρα, οι επιστήμονες πίσω από μια νέα μελέτη λένε ότι αποκάλυψαν το μυστήριο συστατικό που επέτρεψε στους Ρωμαίους να κάνουν το δομικό τους υλικό τόσο ανθεκτικό και να χτίσουν περίτεχνες κατασκευές σε δύσκολα μέρη όπως αποβάθρες, υπονόμους και σεισμογενείς ζώνες.
Η ομάδα μελέτης, συμπεριλαμβανομένων ερευνητών από τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ιταλία και την Ελβετία, ανέλυσε δείγματα σκυροδέματος ηλικίας 2.000 ετών που ελήφθησαν από ένα τείχος της πόλης στον αρχαιολογικό χώρο του Privernum, στην κεντρική Ιταλία, και είναι παρόμοιας σύνθεσης με άλλα σκυροδέματα που βρέθηκαν σε όλη τη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία.
Διαπίστωσαν ότι τα λευκά κομμάτια στο σκυρόδεμα, που αναφέρονται ως κλάστες ασβέστη, έδωσαν στο σκυρόδεμα την ικανότητα να θεραπεύει ρωγμές που σχηματίστηκαν με την πάροδο του χρόνου. Τα λευκά κομμάτια προηγουμένως είχαν παραβλεφθεί ως απόδειξη προχειρότητας ανάμειξης ή κακής ποιότητας πρώτων υλών.
«Για μένα, ήταν πραγματικά δύσκολο να πιστέψω ότι οι αρχαίοι Ρωμαίοι (μηχανικοί) δεν θα έκαναν καλή δουλειά επειδή έκαναν πραγματικά προσεκτική προσπάθεια κατά την επιλογή και την επεξεργασία υλικών», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Admir Masic, αναπληρωτής καθηγητής πολιτικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης.
"Οι μελετητές έγραψαν ακριβείς συνταγές και τις επέβαλαν σε εργοτάξια (σε ολόκληρη τη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία)", πρόσθεσε ο Μάσιτς.
Το νέο εύρημα θα μπορούσε να βοηθήσει να γίνει η κατασκευή του σημερινού σκυροδέματος πιο βιώσιμη, ενδεχομένως να κλονίσει την κοινωνία όπως έκαναν κάποτε οι Ρωμαίοι.
"Το σκυρόδεμα επέτρεψε στους Ρωμαίους να έχουν μια αρχιτεκτονική επανάσταση", δήλωσε ο Μάσιτς. «Οι Ρωμαίοι μπόρεσαν να δημιουργήσουν και να μετατρέψουν τις πόλεις σε κάτι που είναι εξαιρετικό και όμορφο να ζεις. Και αυτή η επανάσταση ουσιαστικά άλλαξε εντελώς τον τρόπο που ζουν οι άνθρωποι».
Κλάστες ασβέστη και ανθεκτικότητα σκυροδέματος
Το σκυρόδεμα είναι ουσιαστικά τεχνητή πέτρα ή βράχος, που σχηματίζεται με ανάμιξη τσιμέντου, ενός συνδετικού παράγοντα που συνήθως κατασκευάζεται από ασβεστόλιθο, νερό, λεπτά αδρανή υλικά (άμμος ή λεπτά θρυμματισμένα πετρώματα) και χονδρόκοκκο αδρανές (χαλίκι ή θρυμματισμένο πέτρωμα).
Τα ρωμαϊκά κείμενα είχαν προτείνει τη χρήση ασβεστοποιημένου ασβέστη (όταν ο ασβέστης συνδυάζεται για πρώτη φορά με νερό πριν αναμιχθεί) στον συνδετικό παράγοντα, και γι 'αυτό οι μελετητές είχαν υποθέσει ότι έτσι κατασκευάστηκε το ρωμαϊκό σκυρόδεμα, είπε ο Μάσιτς.
Με περαιτέρω μελέτη, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι κλάστες ασβέστη προέκυψαν λόγω της χρήσης ασβέστη (οξείδιο του ασβεστίου) - η πιο δραστική και επικίνδυνη ξηρή μορφή ασβεστόλιθου - κατά την ανάμιξη του σκυροδέματος, αντί ή επιπλέον του ασβεστοποιημένου ασβέστη.
Πρόσθετη ανάλυση του σκυροδέματος έδειξε ότι οι κλάστες ασβέστη σχηματίστηκαν σε ακραίες θερμοκρασίες που αναμένονταν από τη χρήση ασβέστη και η «θερμή ανάμιξη» ήταν το κλειδί για την ανθεκτική φύση του σκυροδέματος.
"Τα οφέλη της θερμής ανάμειξης είναι διπλά", δήλωσε ο Μάσιτς σε δελτίο Τύπου. «Πρώτον, όταν το συνολικό σκυρόδεμα θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες, επιτρέπει χημικές ουσίες που δεν είναι δυνατές εάν χρησιμοποιούσατε μόνο ασβεστοποιημένο ασβέστη, παράγοντας ενώσεις που σχετίζονται με υψηλές θερμοκρασίες που διαφορετικά δεν θα σχηματίζονταν.
Δεύτερον, αυτή η αυξημένη θερμοκρασία μειώνει σημαντικά τους χρόνους σκλήρυνσης και ρύθμισης, καθώς όλες οι αντιδράσεις επιταχύνονται, επιτρέποντας πολύ ταχύτερη κατασκευή».
Οι «ζωντανές γέφυρες ρίζας» της Ινδίας Meghalaya γίνονται ισχυρότερες καθώς τα δέντρα μεγαλώνουν
Για να διερευνήσει εάν οι κλάστες ασβέστη ήταν υπεύθυνοι για την προφανή ικανότητα του ρωμαϊκού σκυροδέματος να επισκευαστεί, η ομάδα διεξήγαγε ένα πείραμα.
Έφτιαξαν δύο δείγματα σκυροδέματος, το ένα ακολουθώντας ρωμαϊκές συνθέσεις και το άλλο σύμφωνα με τα σύγχρονα πρότυπα, και τα έσπασαν σκόπιμα. Μετά από δύο εβδομάδες, το νερό δεν μπορούσε να ρέει μέσα από το σκυρόδεμα που κατασκευάστηκε με ρωμαϊκή συνταγή, ενώ πέρασε ακριβώς μέσα από το κομμάτι του σκυροδέματος που κατασκευάστηκε χωρίς ασβέστη.
Τα ευρήματά τους υποδηλώνουν ότι οι κλάστες ασβέστη μπορούν να διαλυθούν σε ρωγμές και να ανακρυσταλλωθούν μετά από έκθεση στο νερό, επουλώνοντας ρωγμές που δημιουργούνται από τις καιρικές συνθήκες πριν εξαπλωθούν. Οι ερευνητές δήλωσαν ότι αυτό το δυναμικό αυτοθεραπείας θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για την παραγωγή πιο μακροχρόνιου, και επομένως πιο βιώσιμου, σύγχρονου σκυροδέματος.
Μια τέτοια κίνηση θα μείωνε το αποτύπωμα άνθρακα του σκυροδέματος, το οποίο ευθύνεται έως και 8% των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, σύμφωνα με τη μελέτη.
Για πολλά χρόνια, οι ερευνητές πίστευαν ότι η ηφαιστειακή τέφρα από την περιοχή Pozzuoli, στον κόλπο της Νάπολης, ήταν αυτό που έκανε το ρωμαϊκό σκυρόδεμα τόσο ισχυρό. Αυτό το είδος τέφρας μεταφέρθηκε σε όλη την αχανή ρωμαϊκή αυτοκρατορία για να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή και περιγράφηκε ως βασικό συστατικό για το σκυρόδεμα σε αφηγήσεις από αρχιτέκτονες και ιστορικούς εκείνη την εποχή.
Ο Μάσιτς είπε ότι και τα δύο συστατικά είναι σημαντικά, αλλά ο ασβέστης αγνοήθηκε στο παρελθόν.
