Раскрыт секрет прочности древнеримского бетона

Простоявшие уже несколько тысячелетий акведуки и другие постройки из бетона несут в себе секрет такой поразительной прочности, который заключается в его двух основных необычных компонентах – вулканического пепла и морской воды. 

"Рецепт производства этого бетона был утерян, и никому никогда не удавалось его восстановить. Римлянам повезло, что у них был пример того, как работает этот бетон. Они наблюдали за тем, как вулканический пепел попадал в море и превращался в пемзу", — рассказывает Мэри Джексон из университета Юты в Солт-Лейк-Сити (США).\

«Цемент» - главное чудо древнеримской строительной индустрии. Прародителем современного бетона считается - opus caementicium. Древнеримский «цемент», в отличие от современного монолита из цемента и щебня, гораздо прочнее. При контакте с водой не разваливался спустя несколько десятков лет, а становился крепче. Столь необычное свойство древнеримского бетона оставалось долгое время тайной для ученых. О методике изготовления и составе было известно лишь то, что он содержал в себе песок, гальку определенных размеров, известь и вулканический пепел.

Просветив несколько фрагментов древнеримского бетона при помощи ускорителя частиц, ученые нашли ответ на этот вопрос. Внутри бетона времен Цезаря и Августа ученые нашли крайне необычную, неожиданную составляющую – кристаллы минерала тоберморита.

Это вещество, состоящее из воды, кальция, алюминия, кремния и кислорода, обычно образуется в гидротермальных источниках или жерлах вулкана при сверхвысоких температурах, и обнаружение его в "цементе" стало сюрпризом.Проанализировав структуру кристаллов, ученые поняли , как они возникли и нашли объяснение невероятной прочности древнеримского бетона.

Как оказалось, формирование бетона происходило в два этапа, один из которых был быстрым, а второй достаточно медленным по человеческим меркам. Сначала известь взаимодействовала с молекулами, содержащимися в пепле, и создавала внутри бетона щелочную среду, способствовавшую формированию тоберморита. Вещество возникало внутри бетона в результате проникновения морской воды и ее взаимодействия с щелочной средой. Растущие кристаллы тоберморита сцеплялись между собой, что скрепляло бетон и не позволяло ему развалиться на части под действием химически агрессивной морской воды. Такой процесс, по словам химиков, может длиться несколько тысяч лет, на протяжении которых бетон не только не разрушается, а становится еще прочнее. 

В настоящее время ученые смешивают разные типы вулканического пепла с морской водой, пытаясь воссоздать «рецепт» древнеримского бетона. Ученые надеются что воссоздание этого «рецепта», позволит создать вечные дамбы, приливные электростанции, и другие сооружения, а также прекратить одно из самых грязных процедур – производство обычного цемента.