Почему древнеримский бетон сохраняется веками в отличие от современного? Секрет раскрыт

Ученые из университета Юты в Солт-Лейк-Сити раскрыли тайну большой прочности бетонных построек Древнего Рима. Не секрет, что постройки простояли уже несколько тысяч лет, хотя на них постоянно воздействуют стихии.

Древний Рим славился своей строительной индустрией, а ее главным открытием был чудо-цемент opus caementicium — прародитель современного бетона. Именно из него создавались многие акведуки, знаменитый Колизей, стены домов и прочие постройки древнеримского периода.

В отличие от современного бетона, сложенного из цемента и щебня, его древнеримский прародитель был заметно прочнее. Он не только не разваливался из-за попадания на него воды, а наоборот, становился лишь прочнее.

Американские ученые нашли внутри бетона Древнего Рима крайне необычную составляющую, которую не ожидали увидеть, — кристаллы минерала тоберморита. Это вещество, состоящее из воды, кальция, алюминия, кремния и кислорода, обычно образуется в гидротермальных источниках или жерлах вулкана при сверхвысоких температурах. Однако найти его в цементе ученые абсолютно не ожидали.

Специалисты начали своё исследование с изучения описания древнего рецепта для создания цементного строительного раствора, который был придуман древнеримским инженером Марком Витрувием ещё в 30 годы до нашей эры.

Римляне делали бетон, смешивая вулканический пепел с известью и морской водой, а затем добавляли в него куски вулканического камня. Они «размазывали» полученную смесь на деревянные формы, которые затем погружались в морскую воду.

Примечательно, что этот тип бетона использовался для строительства многих известных сооружений, включая Пантеон и рынок Траяна в Риме, а также для огромных морских сооружений для защиты гаваней.

В истории осталось много упоминаний о прочности древнеримского бетона, включая загадочную запись от 79 года до нашей эры. В ней описывается, что бетон, погружённый в морскую воду становится «единым массивом камня, неприступным для волн и укреплявшимся день ото дня».

Современным специалистам не терпелось понять, что же это значит на деле. И чтобы это выяснить, учёные изучили керны, полученные со дна древнеримской гавани в заливе города-порта Поццуоли близ Неаполя (Италия).

Большинство итальянцев знают его как родину кинозвезды Софи Лорен, однако во времена Римской империи он был одним из крупнейших торговых портов Средиземного моря и звался Путеолы.

В течение десятилетия очень редкий гидротермальный минерал под названием алюминий-тоберморит (aluminum tobermorite; Al-tobermorite) образовался в бетоне. Кстати, исследователям уже было давно известно, что Al-tobermorite придавал древнеримскому бетону большую прочность, но как именно он там появлялся оставалось загадкой.

«Никто никогда не производил тоберморит при 20 градусов по Цельсию. Кроме римлян», — говорит ведущий автор исследования, геолог из Университета Юты Мари Джексон (Marie Jackson).

Теперь специалисты обнаружили следующее: когда морская вода просачивается сквозь цементный раствор, она реагирует с вулканическим пеплом и кристаллами, образовывая Al-tobermorite и пористый минерал филлипсит.

По мнению Джексон, современные инженеры могли бы использовать эти знания для создания прочного бетона. Правда, говорят исследователи, обоим минералам необходимы столетия, чтобы по-настоящему укрепить бетон.

«Рецепт точного изготовления этого бетона был потерян, и никому никогда не удавалось его восстановить. Римлянам повезло, что у них был подходящий минеральный пример того, как работает этот бетон. Они наблюдали за тем, как вулканический пепел попадал в море и превращался в пемзу. Нам придётся подобрать их аналоги, так как и морская вода, и пепел есть далеко не везде», — заключает Джексон.