Древнеримский бетон
Многие исследователи обращались к римлянам за вдохновением. Примерно с 200 года до н. э. архитекторы Римской империи возводили бетонные сооружения, выдержавшие испытание временем — от парящего купола Пантеона до прочных акведуков, по которым до сих пор течёт вода.
Даже в гаванях, где морская вода разрушала сооружения на протяжении веков, сохранился бетон «в основном таким, каким он был, когда его заливали 2000 лет назад», сказал Джон Олесон, археолог из Университета Виктории в Канаде.
Большинство современных бетонных изделий изготавливается из портландцемента, порошка, получаемого путём нагревания известняка и глины. На стройке цемент смешивают с водой для получения раствора, в который добавляют наполнители, вроде гравия. Затем цементная масса связывает их в прочный бетон. Прочный до поры до времени.
Согласно записям древних архитекторов, таких как Витрувий, древние строители смешивали обожжённый известняк, то есть негашёную известь, и вулканический песок, а затем химические реакции связывали их воедино.
Теперь учёные думают, что нашли ключевую причину, по которой некоторые римские бетонные конструкции выдерживали тысячи лет: древний материал обладает необычной способностью к самовосстановлению.
В исследовании, опубликованном ранее, Адмир Масич, инженер-строитель и эколог из Массачусетского технологического института, предположил, что микротрещины затягиваются растворяемым водой кальцием благодаря кускам неравномерно размешанной извести. Даже если римляне неосознанно делали бетон несколько небрежно, результат получился тысячелетней прочности.
У Мэри Джексон, геолога из Университета Юты, другой взгляд. Её исследование показало, что секрет может скрываться в специфических вулканических материалах. По словам Джексон, этот природный материал — пуццолан — меняется со временем по мере взаимодействия с элементами, позволяя им заделывать возникающие трещины.
В Южной Америке
В Копане, поселении майя в Гондурасе, сложные известковые скульптуры и храмы остаются нетронутыми даже после более чем 1000 лет пребывания во влажной среде. Согласно исследованию, опубликованному ранее в этом году, секрет их долговечности может заключаться в деревьях.
Исследователи встретились в Гондурасе с местными каменщиками. И те предложили использовать в известковой смеси вещества из местных деревьев чукум и джиоте. Учёные собирали кору, опускали куски в воду и добавляли в материал этот настой. В итоге учёные обнаружили, что полученная штукатурка особенно устойчива к физическим и химическим повреждениям.
Под микроскопами они увидели, что частицы органики из древесного сока вошли в молекулярную структуру штукатурки.
Прочие факты
Исследования показали, что в древние конструкции по всему свету добавляли всевозможные природные материалы: фрукты, молоко, творог, пиво, навоз и даже мочу. Строительный раствор, на котором скреплены некоторые из самых известных сооружений Китая, включая Великую китайскую стену и Запретный город, содержит следы крахмала из клейкого риса.
Удача или мастерство?
Некоторым из этих древних строителей, возможно, просто повезло, сказала Сесилия Пеше, специалист по материалам из Университета Шеффилда в Англии. Они добавляли в свои смеси практически всё, что угодно, лишь бы это было дёшево и доступно. А построенное из того, что не сработала, просто давно разрушилось.
Но некоторые материалы, похоже, доказывают осознанный подход. Например, в Индии, где строители использовали смеси местных материалов для получения различных свойств, сказал Тирумалини Селварадж, инженер-строитель и профессор Индийского технологического института Веллор.
Согласно исследованиям Селвараджа, во влажных районах Индии строители использовали местные травы, которые помогают сооружениям справляться с влагой. В постройки у побережья они добавляли джаггери — это нерафинированный сахар, чаще всего тростниковый или пальмовый. Джаггери помогает защитить от повреждения солью. А в районах с более высоким риском землетрясений индийцы использовали сверхлёгкие кирпичи с добавлением рисовой шелухи.
Возможность возрождения
Сегодняшние строители не могут просто копировать древние технологии. Несмотря на то, что римский бетон прослужил долго, он не выдерживал больших нагрузок.
Вы не смогли бы построить современный небоскрёб из римского бетона. Всё развалилось бы, когда вы добрались бы до третьего этажа
— Джон Олесон, археолог из Университета Виктории в Канаде.
Вместо этого исследователи пытаются использовать некоторые особенности древнего материала и добавлять их в современные смеси. Например, стартап Masic пытается строить с использованием «самовосстанавливающегося» бетона, вдохновлённого римлянами.
Но и не нужно, чтобы всё простояло так долго, как это удавалось римлянам, сказали в Masic. Если удастся продлить срок службы современного бетона на 50 или 100 лет, в долгосрочной перспективе потребуется меньше сноса, меньше ремонта и меньше стройматериалов.
А нужен ли строителям столь долговечный бетон с точки зрения бизнеса? Вопрос, конечно, непростой.
