Napokon znamo zašto je drevni rimski beton izdržao test vremena

Stari Rimljani bili su vrhunski graditelji i inženjeri, a možda najpoznatiji po akvaduktima koji još uvijek rade. A ta se arhitektonska čuda oslanjaju na jedinstveni građevinski materijal: pucolanski beton, spektakularno izdržljiv materijal koji je rimskim građevinama davao nevjerojatnu snagu.

Čak i danas, jedna od njihovih građevina – Panteon, još uvijek netaknut i star gotovo 2000 godina – drži rekord za najveću svjetsku kupolu od nearmiranog betona.

Svojstva ovog betona općenito se pripisuju njegovim sastojcima: pozzolana, mješavina vulkanskog pepela – nazvana po talijanskom gradu Pozzuoli, gdje se može pronaći njegova značajna naslaga – i vapna. Kada se pomiješaju s vodom, dva materijala mogu reagirati i proizvesti jak beton.

No, kako se pokazalo, to nije cijela priča. Međunarodni tim istraživača pod vodstvom Massachusetts Institute of Technology (MIT) otkrio je da ne samo da su materijali malo drugačiji od onoga što smo možda mislili, već su i tehnike korištene za njihovo miješanje također različite.

Jedno od pitanja na umu bila je priroda korištenog vapna. Standardno razumijevanje pucolanskog betona je da koristi gašeno vapno. Prvo, vapnenac se zagrijava na visokim temperaturama kako bi se proizveo visoko reaktivni kaustični prah koji se zove živo vapno ili kalcijev oksid. Na temelju analize tima, klasti vapna u njihovim uzorcima nisu u skladu s ovom metodom. Umjesto toga, rimski beton je vjerojatno napravljen miješanjem živog vapna izravno s pucolanom i vodom na ekstremno visokim temperaturama, sam ili uz gašeno vapno, proces koji tim naziva “vruće miješanje” koji rezultira vapnenim klastima.

Kada se pukotine stvaraju u betonu, one prvenstveno putuju do vapnenih klasta, koji imaju veću površinu od ostalih čestica u matrici. Kada voda uđe u pukotinu, ona reagira s vapnom i stvara otopinu bogatu kalcijem koja se suši i stvrdnjava kao kalcijev karbonat, ponovno lijepi pukotinu i sprječava daljnje širenje.

To je primijećeno u betonu s drugog 2000 godina starog nalazišta, grobnice Caecilia Metella, gdje su pukotine u betonu ispunjene kalcitom. To bi također moglo objasniti zašto je rimski beton od morskih zidova izgrađenih prije 2000 godina preživio netaknut tisućljećima unatoč stalnom udaranju oceana.