Veličanstvene građevine starog Rima preživjele su tisućljećima. Dokaz je to da su rimski inženjeri bili domišljati, usavršivši upotrebu betona. Ali kako su njihovi građevinski materijali pomogli da kolosalne građevine poput Panteona, koji ima najveću neojačanu kupolu na svijetu, i Koloseuma stoje više od 2000 godina?

Rimski beton u mnogim se slučajevima pokazao dugotrajnijim od svog modernog ekvivalenta, koji se može pokvariti unutar desetljeća. Sada znanstvenici, koji stoje iza nove studije, kažu da su otkrili misteriozni sastojak koji je omogućio Rimljanima da svoj građevinski materijal učine tako izdržljivim i da izgrade složene strukture na izazovnim mjestima kao što su dokovi, kanalizacija i potresna područja.

Istraživački tim, koji uključuje istraživače iz Sjedinjenih Država, Italije i Švicarske, analizirao je 2000 godina stare uzorke betona koji su uzeti iz gradskog zida na arheološkom nalazištu Privernum u središnjoj Italiji, a po sastavu su slični drugom pronađenom betonu u cijelom Rimskom Carstvu.

Otkrili su da bijeli komadi u betonu, koji se nazivaju vapneni klasti, daju betonu sposobnost zacjeljivanja pukotina koje su nastale tijekom vremena. Bijeli komadići prije su bili zanemareni kao dokaz nemarnog miješanja ili sirovog materijala loše kvalitete.

Pixabay

“Za mene je bilo doista teško povjerovati da stari Rimljani, odnosno inženjeri, ne bi dobro obavili posao jer su se zaista pažljivo trudili pri odabiru i obradi materijala”, rekao je autor studije Admir Mašić, izvanredni profesor građevinarstva i inženjerstva okoliša na Massachusetts Institute of Technology.

“Učenjaci su zapisali precizne recepte i provodili ih na gradilištima širom Rimskog Carstva”, dodao je Mašić.

Novo otkriće moglo bi pomoći da se današnja proizvodnja betona učini održivijom. “Beton je omogućio Rimljanima arhitektonsku revoluciju. Rimljani su uspjeli stvoriti i pretvoriti gradove u nešto što je izvanredno i lijepo za život. I ta je revolucija u osnovi potpuno promijenila način na koji ljudi žive”, rekao je Mašić.

Vapneni slojevi i trajnost betona

Beton je zapravo umjetni kamen ili stijena, formirana miješanjem cementa, vezivnog sredstva koje se obično pravi od vapnenca, vode, finog agregata (pijeska ili sitno drobljenog kamena) i grubog agregata (šljunka ili drobljenog kamena).

Mašić je objasnio da su rimski tekstovi upućivali na korištenje gašenog vapna (kada se vapno prvo sjedini s vodom prije miješanja) kao vezivno sredstvo i zato su znanstvenici pretpostavili da je tako nastajao rimski beton.

Pixabay

Daljnjim proučavanjem istraživači su zaključili da su klasti vapna nastali zbog upotrebe živog vapna (kalcijev oksid) — najreaktivnijeg i najopasnijeg, suhog oblika vapnenca — pri miješanju betona, umjesto ili uz gašeno vapno. Dodatna analiza betona pokazala je da su se vapneni klasti formirali na ekstremnim temperaturama koje se očekuju od upotrebe živog vapna, a ‘vruće miješanje’ bilo je ključno za postojanost betona, objavljeno je na stranici Science Advances.

“Koristi toplog miješanja su dvojake”, naglasio je Mašić u priopćenju za javnost. “Prvo, kada se cjelokupni beton zagrije na visoke temperature, to omogućuje kemijske reakcije koje nisu moguće ako ste koristili samo gašeno vapno, proizvodeći spojeve povezane s visokom temperaturom koji inače ne bi nastali. Drugo, ova povišena temperatura značajno smanjuje stvrdnjavanje i vezivanje puta jer su sve reakcije ubrzane, što omogućuje puno bržu konstrukciju.”

Kako bi istražili jesu li vapneni klasti odgovorni za očitu sposobnost rimskog betona da se sam popravi, tim je proveo eksperiment. Napravili su dva uzorka betona, jedan prema rimskim formulacijama, a drugi prema modernim standardima, i namjerno ih popucali. Nakon dva tjedna voda nije mogla teći kroz beton rađen po rimskoj recepturi, dok je prolazila kroz komad betona rađen bez živog vapna.

Pixabay

Njihova otkrića sugeriraju da se klasti vapna mogu otopiti u pukotinama i rekristalizirati nakon izlaganja vodi, zacjeljujući pukotine nastale vremenskim utjecajima prije nego što se šire. Istraživači su rekli da bi ovaj potencijal samozacjeljivanja mogao utrti put proizvodnji dugotrajnijeg, a time i održivijeg modernog betona. Takav bi potez smanjio ugljični otisak betona, koji čini do 8% globalnih emisija stakleničkih plinova, prema studiji.

Dugi niz godina istraživači su mislili da je vulkanski pepeo iz područja Pozzuolija, u Napuljskom zaljevu, ono što rimski beton čini tako čvrstim. Ova vrsta pepela transportirana je ogromnim Rimskim Carstvom kako bi se koristila u izgradnji, a opisali su je kao ključni sastojak betona u izvještajima arhitekata i povjesničara u to vrijeme.

Mašić je zaključio kako su obje komponente važne, ali je vapno u prošlosti bilo zanemareno.