Sekret rzymskiego betonu odkryty

Specjalistyczne badania rzymskiego betonu sprzed 2000 lat ujawniły, dlaczego jest on wytrzymalszy od współczesnych produktów.

RomanConcreteDiver670

Nurek z próbką betonu pobraną ze starożytnego falochronu z zatoce Pozzuoli. D. Bartoli photo, courtesy of J.P. Oleson

Międzynarodowy zespół geologów i inżynierów, w którym główne role grają specjaliści z University of California w Berkeley (USA) zainteresował się rzymskim betonem szukając sposobów na poprawienie współczesnego betonu, tak by był bardziej wytrzymały, a jego produkcja bardziej ekologiczna.

W starożytnym Rzymie beton odgrywał ogromne znaczenie. To dzięki mistrzowskiemu stosowaniu tego materiału Rzymianie potrafili stworzyć niesamowitą kopułę Panteonu, która zachwyca po dziś dzień.

Jednak specjalistów dużo bardziej zaintrygowały dużo mniej znane budowle z rzymskiego betonu, które leżą na dnie zatoki Pozzuoli niedaleko Neapolu. Z betonowego falochronu starożytnego portu badacze pobrali próbkę, którą poddali specjalistycznym badaniom.

– Rzymski beton pozostał spójny i dobrze skonsolidowany przez 2000 lat w agresywnym środowisku morskim. To jeden z najbardziej trwałych materiałów budowlanych na planecie i to nie był przypadek. Transport morski był kluczowy dla politycznej, ekonomicznej i wojskowej stabilności Imperium Rzymskiego, dlatego budowa portów miała ogromne znaczenie – tłumaczy Marie Jackson z University of California.

Tymczasem współczesny beton już po 50 latach ulega znaczącej degradacji, szczególnie w środowisku morskim

Cement użyty do produkcji betonu z zatoki Pozzuoli był zrobiony z wapna, popiołu wulkanicznego i kawałków wulkanicznego tufu. To co prawda nie jest żadną sensacją. O dodawaniu wulkanicznego popiołu doskonale wiemy chociażby dzięki opisowi Witruwiusza, który był inżynierem Augusta Oktawiana.

Swoje niezwykle wytrzymałe falochrony i nabrzeża Rzymianie budowali zanurzając w wodzie drewniane formy wypełnione cementem i kawałkami kamieni. W morzu słona woda brała udział w twardnieniu betonu i w ten sposób powstawały budowle potrafiące wytrzymać setki lat.

Naukowcy ustalili, że podczas całego procesu powstawał bardzo rzadki hydrotermalny minerał – Al-tobermoryt (Al od aluminium) mający bardzo dobrą strukturę krystaliczną. Dodatek aluminium i mniejsza ilość krzemu, niż we współczesnym cemencie, powodowały powstanie dużo bardziej stabilnego spoiwa. Dotychczasowe badania wskazują, że to właśnie ono zapewniało rzymskiemu betonowi niezwykłą jakość.

Co więcej rzymski beton był również bardziej ekologiczny niż współczesny. Produkcja cementu portlandzkiego, czyli jednej z najpopularniejszych odmian tego materiału, wymaga palenia wapienia i glin w temperaturze około 1450 stopni Celsjusza. W efekcie jego produkcja odpowiada aż za 7 proc. globalnej emisji CO2 rocznie. Do wytwarzania rzymskiego cementu potrzeba mniej wapna a w dodatku przy jego wytwarzaniu wystarczają temperatury o jedną trzecią niższe, co oznacza spalenie dużo mniejszej ilości paliwa i tym samym mniejszą emisję.

Jednak rzymski beton ma również wady. Nie nadaje się on np. tam, gdzie potrzebne jest szybkie schnięcie. Naukowcy pracują jednak nad zastosowaniem swoich odkryć dla poprawienia współczesnego betonu.

Wyniki badań ukazały się w Journal of the American Ceramic Society

Marie D. Jackson, Juhyuk Moon, Emanuele Gotti3, Rae Taylor, Sejung R. Chae1, Martin Kunz, Abdul-Hamid Emwas, Cagla Meral, Peter Guttmann, Pierre Levitz, Hans-Rudolf Wenk, Paulo J. M. Monteiro, Material and Elastic Properties of Al-Tobermorite in Ancient Roman Seawater Concrete, Journal of the American Ceramic Society, Early view, 28 May 2013, DOI: 10.1111/jace.12407

Komunikatu prasowe UC Berkeley i Berkeley Lab.

NędzaUjdzie w tłumieŚrednieDobreBardzo dobreRewelacja (Oddanych głosów: 24, średnia ocen: 5,75 na 6)
Loading...
Tags: