Më në fund e dimë pse betoni i lashtë romak zgjat mijëra vjet

Nga> ScienceAlert: We Finally Know Why Ancient Roman Concrete Lasts Thousands of Years : ScienceAlert/¹

Romakët e lashtë ishin mjeshtër të ndërtimit dhe inxhinierisë, ndoshta më të famshmit të përfaqësuar nga ujësjellësit. Dhe ato mrekulli ende funksionale mbështeten në një material unik ndërtimi: betoni pozzolanik, një beton spektakolar i qëndrueshëm që u dha strukturave romake forcën e tyre të jashtëzakonshme.

Edhe sot, një nga strukturat e tyre – Panteoni, ende i paprekur dhe gati 2,000 vjet i vjetër – mban rekordin për kupolën më të madhe në botë të betonit të paarmuar.

Vetitë e këtij betoni përgjithësisht i janë atribuar përbërësve të tij: pozzolana, një përzierje e hirit vullkanik – i quajtur sipas qytetit italian të Pozzuoli, ku mund të gjendet një depozitë e konsiderueshme e tij – dhe gëlqeres². Kur përzihen me ujë, të dy materialet mund të reagojnë për të prodhuar beton të fortë.

Por kjo, siç rezulton, nuk është e gjithë historia. Në vitin 2023, një ekip ndërkombëtar studiuesish i udhëhequr nga Instituti i Teknologjisë në Massachusetts (MIT) zbuloi se jo vetëm që materialet janë paksa të ndryshme nga ajo që mund të kemi menduar, por teknikat e përdorura për t’i përzier ato ishin gjithashtu të ndryshme.

We Finally Know Why Ancient Roman Concrete Lasts Thousands of Years -VIDEO – Më në fund e dimë pse betoni i lashtë romak zgjat mijëra vjet

–

Armët e tymosjes ishin copa të vogla, të bardha gëlqereje që mund të gjenden në atë që duket se është beton i përzier mirë. Prania e këtyre copave i ishte atribuar më parë përzierjes ose materialeve të dobët, por kjo nuk kishte kuptim për shkencëtarin e materialeve Admir Masic nga MIT.

“Ideja se prania e këtyre klasteve të gëlqeres thjesht i atribuohej kontrollit me cilësi të ulët gjithmonë më shqetësonte,” tha Masiç³ në janar 2023.

“Nëse romakët bënë kaq shumë përpjekje për të bërë një material ndërtimi të jashtëzakonshëm, duke ndjekur të gjitha recetat e detajuara që ishin optimizuar gjatë shumë shekujve, pse do të bënin kaq pak përpjekje për të siguruar prodhimin e një produkti përfundimtar të përzier mirë? Duhet të ketë më shumë në këtë histori.”

Masic dhe ekipi, i udhëhequr nga inxhinieri civil i MIT Linda Seymour, studiuan me kujdes mostra 2,000-vjeçare të betonit romak nga siti arkeologjik i Privernum në Itali.

Këto mostra iu nënshtruan mikroskopit elektronik skanues me sipërfaqe të gjerë, spektroskopisë me rreze X shpërndarëse të energjisë, difraksionit të rrezeve X pluhuri dhe imazhit konfokal Raman për të kuptuar më mirë klastet e gëlqeres.

Një nga pyetjet në mendje ishte natyra e gëlqeres së përdorur. Kuptimi standard i betonit pozzolanik është se ai përdor gëlqere të shuar⁴. Së pari, guri gëlqeror nxehet në temperatura të larta për të prodhuar një pluhur kaustik shumë reaktiv të quajtur gëlqere e shpejtë⁵, ose oksid kalciumi.

Përzierja e gëlqeres së shpejtë me ujë prodhon gëlqere të shuar, ose hidroksid kalciumi: një pastë pak më pak reaktive, më pak kaustike. Sipas teorisë, ishte kjo gëlqere e shuar që romakët e lashtë përzien me pozzolana.

Bazuar në analizën e ekipit, klastet e gëlqeres në mostrat e tyre nuk janë në përputhje me këtë metodë. Përkundrazi, betoni romak ndoshta është bërë duke përzier gëlqeren e shpejtë drejtpërdrejt me pozzolanën dhe ujin në temperatura jashtëzakonisht të larta, vetë ose përveç gëlqeres së shuar, një proces që ekipi e quan ‘përzierje të nxehtë’ që rezulton në klastet e gëlqeres.

“Përfitimet e përzierjes së nxehtë janë të dyfishta,” tha Masic.

“Së pari, kur betoni i përgjithshëm nxehet në temperatura të larta, ai lejon kimi që nuk janë të mundura nëse përdorni vetëm gëlqere të shuar, duke prodhuar komponime të lidhura me temperaturën e lartë që nuk do të formoheshin ndryshe. Së dyti, kjo temperaturë e rritur redukton ndjeshëm kohën e shërimit dhe vendosjes pasi të gjitha reaksionet përshpejtohen, duke lejuar ndërtim shumë më të shpejtë.”

Dhe ka një përfitim tjetër: klastet e gëlqeres i japin betonit aftësi të jashtëzakonshme vetë-shëruese.

Kur formohen çarje në beton, ato preferojnë të udhëtojnë në klastet e gëlqeres, të cilat kanë një sipërfaqe më të lartë se grimcat e tjera në matricë. Kur uji futet në çarje, ai reagon me gëlqeren për të formuar një tretësirë të pasur me kalcium që thahet dhe ngurtësohet si karbonat kalciumi, duke e ngjitur çarjen përsëri së bashku dhe duke e parandaluar përhapjen e saj më tej.

Kjo është vërejtur⁶ në beton nga një vend tjetër 2,000-vjeçar, Varri i Caecilia Metella, ku çarjet në beton janë mbushur me kalcit. Mund të shpjegojë gjithashtu pse betoni romak nga muret e detit i ndërtuar 2,000 vjet më parë ka mbijetuar i paprekur për mijëvjeçarë, pavarësisht goditjeve të vazhdueshme të oqeanit.

Pra, ekipi testoi gjetjet e tyre duke bërë beton pozzolan nga receta të lashta dhe moderne duke përdorur gëlqere. Ata gjithashtu bënë një beton kontrolli pa gëlqere të shpejtë dhe kryen teste të çarjeve. Sigurisht, betoni i plasaritur u shërua plotësisht brenda dy javësh, por betoni i kontrollit mbeti i plasaritur.

Ekipi tani po punon për komercializimin e betonit të tyre si një alternativë më miqësore me mjedisin ndaj betoneve aktuale.

“Është emocionuese të mendosh se si këto formulime më të qëndrueshme të betonit mund të zgjerojnë jo vetëm jetën e shërbimit të këtyre materialeve, por edhe se si mund të përmirësojë qëndrueshmërinë e formulimeve të betonit të printuar 3D,” tha Masic.

Hulumtimi është botuar në Science Advances.⁷

Një version i këtij artikulli u botua për herë të parë në janar 2023.

Referenca

1. We Finally Know Why Ancient Roman Concrete Lasts Thousands of Years : ScienceAlert ↩︎
2. Lime (material) – Wikipedia ↩︎
3. Riddle solved: Why was Roman concrete so durable? | EurekAlert! ↩︎
4. Calcium hydroxide – Wikipedia ↩︎
5. Calcium oxide – Wikipedia ↩︎
6. Reactive binder and aggregate interfacial zones in the mortar of Tomb of Caecilia Metella concrete, 1C BCE, Rome – Seymour – 2022 – Journal of the American Ceramic Society – Wiley Online Library ↩︎
7. Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete | Science Advances ↩︎