Секрет прочности бетона древних римлян раскрыли современные ученые

Прочность древнеримских построек из бетона давно поражает ученых. Виадуки и другие здания смогли пережить несколько тысячелетий и устоять. А секрет этой прочности — в необычной "химии" его двух основных компонентов: вулканического пепла и морской воды.

Фото: Фото: AP

Никому до сих пор не удавалось восстановить давно потерянный рецепт изготовления этого бетона, рассказывается в статье, опубликованной в журнале American Mineralogist, Мэри Джексон (из университета Юты в Солт-Лейк-Сити (США).

Однако древние римляне могли своими глазами увидеть, как создается этот бетон, когда вулканический пепел попадал в море и превращался в пемзу.

Сегодня ученым придется подобрать их аналоги, так как и морская вода, и пепел есть далеко не везде.

Древняя Греция оставила после себя богатое культурное наследие, чего нельзя сказать о Древнем Риме. Зато древние римляне преуспели в практических дисциплинах — правоведении, архитектуре и строительстве. Древнеримские дороги, водопроводы, Пантеон, соборы и архитектурные сооружения простояли несколько тысяч лет и используются до сих пор.

"Цемент", opus caementicium, — прародитель современного бетона, придуманный древними римлянами, можно увидеть и в Пантеоне, и в древних причалах, и в Колизее. От современного тезки древнеримский цемент отличается заметной прочностью: он не разваливался через несколько десятков лет после попадания воды. Напротив, после контакта с водой он становился еще более прочным.

О его составе и методике изготовления современным ученым было известно крайне мало — лишь то, что он содержал в себе песок, гальку определенных размеров, известь и вулканический пепел.

Просветив несколько фрагментов древнеримского бетона при помощи ускорителя частиц ALS в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, Джексон и ее коллеги смогли найти крайне необычную составляющую, которую не ожидали увидеть, — кристаллы минерала тоберморита, вещества, состоящего из воды, кальция, алюминия, кремния и кислорода.

Образуется он обычно в гидротермальных источниках или жерлах вулкана при сверхвысоких температурах, и обнаружение его в "цементе" стало сюрпризом для ученых.

Как оказалось, бетон формировался в два этапа, первый 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, который возникал 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. Этот процесс, как отмечают химики, может длиться несколько тысяч лет, на протяжении которых бетон не только не разрушается, а становится еще прочнее.

Сейчас ученые пытаются воссоздать древний рецепт бетона. Если это у них получится, тогда они смогут дать миру заменитель цемента, производство которого считается самым грязным на планете.