Могила богатой римлянки раскрыла секрет невероятной прочности античного бетона

Архитектура Древнего Рима преобразила внешний вид всей Европы. Скульптуры и виллы, дороги и акведуки, созданные по римским технологиям ещё до нашей эры, выдерживают такие условия среды, под действием которых современные постройки не выстояли бы и сотни лет.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) обратили внимание, что римский бетон отличается прочностью и долговечностью, которыми не могут похвастаться используемые сегодня строительные материалы.

Учёных особенно заинтересовало одно античное строение: гробница Цецилии Метеллы, расположенная на знаменитой Аппиевой дороге в Риме. Гробница, представляющая собой цилиндрическую башню высотой 11 метров, была возведена около 50 года до нашей эры.

"Понимание процессов создания древних материалов может дать исследователям информацию о новых способах разработки прочных, устойчивых строительных материалов будущего, – говорит ведущий соавтор исследования Адмир Масич (Admir Masic) из MIT. – Гробница Цецилии Метеллы – одна из старейших сохранившихся построек, скрывающая идеи, которые могут вдохновить современных зодчих".

Исследователи изучили микроструктуру бетона, уже более двух тысяч лет удерживающего стены этого монументального сооружения. Учёные использовали сканирующую электронную микроскопию и рентгеновскую спектрометрию.

Оказалось, что раствор, скрепляющий большие куски кирпича и вулканической породы в толстых бетонных стенах гробницы, содержит вулканическую тефру. Похожий раствор был использован при строительстве рынка Траяна 120 лет спустя.

Клеевая основа этого строительного раствора состоит из материала, называемого связующей фазой C-A-S-H (гидрат алюмосиликата кальция), а также кристаллов минерала стратлингита.

Тефра, которую римляне использовали для создания бетонного раствора для гробницы Цецилии Метеллы, также содержала большое количество богатого калием минерала лейцита.

Столетиями дождевые и грунтовые воды просачивались сквозь стены гробницы, растворяли лейцит и высвобождали калий в раствор.

В современном бетоне изобилие калия приведёт к образованию микротрещин и, в конечном итоге, к разрушению структуры. Однако в стенах гробницы калий изменил то, как связывает составляющие C-A-S-H.

Методы рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии позволили авторам работы изучить, как изменился строительный раствор со временем. Они заметили, что некоторые участки C-A-S-H приобрели нанокристаллическую структуру.

Исследователи считают, что именно эти преобразованные структуры придают уникальные связующие качества античному бетону.

Кроме того, бетон из стен гробницы Цецилии Метеллы содержал меньше стратлингита, чем бетон, с помощью которого был построен рынок Траяна.

Повторимся, что это исследование не только позволяет углубить понимание античных строительных технологий. С его помощью исследователи смогут улучшить современные формулы производства строительных материалов.

Любопытно, что не так давно стало известно, что древние майя также использовали вулканическую тефру для строительства монументальных сооружений. А ещё мы рассказывали о том, как изотопный анализ римского серебра помог раскрыть секрет богатства Древнего Рима.