S-a aflat de ce betonul folosit la construcțiile din Roma Antică rezistă mii de ani

Proprietățile acestui beton au fost în general atribuite ingredientelor sale: pozzolana, un amestec de cenușă vulcanică – numită astfel după orașul italian Pozzuoli, unde se găsește un depozit semnificativ – și var. Atunci când sunt amestecate cu apă, cele două materiale pot reacționa pentru a produce un beton rezistent.

Dar aceasta nu este întreaga poveste. O echipă internațională de cercetători condusă de Massachusetts Institute of Technology (MIT) a descoperit nu numai că materialele sunt ușor diferite față de ceea ce am fi crezut, dar și tehnicile folosite pentru a le amesteca sunt, de asemenea, diferite, scrie Science Alert.

Secretul constă în mici bucăți albe de var care pot fi găsite în ceea ce pare a fi, de altfel, un beton foarte bine amestecat. Prezența acestor bucăți fusese atribuită anterior unui mixaj sau unor materiale necorespunzătoare.

O echipă de cercetători MIT au studiat cu atenție eșantioane de beton roman vechi de 2.000 de ani din situl arheologic de la Privernum, din Italia. Aceste mostre au fost supuse microscopiei electronice cu scanare de mare suprafață, spectroscopiei cu raze X cu dispersie de energie, difracției de raze X pe pulbere și imagisticii Raman confocale pentru a înțelege mai bine “bulgării de var”.

Secretul: var stins și pozzolana

Aceste probe au fost supuse microscopiei electronice de baleiaj pe suprafețe mari, spectroscopiei cu raze X cu dispersie de energie, difracției de raze X a pulberilor și imaginii Raman confocale pentru a înțelege mai bine clastele de var.

Una dintre întrebările în discuție a fost natura varului utilizat. Înțelegerea standard a betonului pozzolanic este că acesta utilizează var stins. În primul rând, calcarul este încălzit la temperaturi ridicate pentru a produce o pulbere caustică foarte reactivă numită var rapid sau oxid de calciu.

Amestecând varul viu cu apă se obține varul stins sau hidroxidul de calciu: o pastă ușor mai puțin reactivă și mai puțin caustică. Conform teoriei, vechii romani amestecau acest var stins cu puzzolana.

Pe baza analizei echipei, clastele de var din eșantioanele lor nu corespund acestei metode. Mai degrabă, betonul roman a fost probabil fabricat prin amestecarea varului viu direct cu puzzolana și apă la temperaturi extrem de ridicate, singur sau în plus față de varul stins, un proces pe care echipa îl numește „amestecare la cald” și din care rezultă resturile de var.

Bulgării de var ajută betonul să se „autovindece”

Acest proces are și un alt beneficiu: bulgării de var conferă betonului capacități remarcabile de autovindecare.

Atunci când se formează fisuri în beton, acestea se îndreaptă cu predilecție către clastele de var, care au o suprafață mai mare decât alte particule din matrice. Atunci când apa pătrunde în fisură, aceasta reacționează cu varul pentru a forma o soluție bogată în calciu care se usucă și se întărește sub formă de carbonat de calciu, lipind fisura la loc și împiedicând-o să se extindă în continuare.

Acest lucru a fost observat în betonul de la un alt sit vechi de 2 000 de ani, Mormântul lui Caecilia Metella, unde fisurile din beton au fost umplute cu calcit. Aceasta ar putea explica, de asemenea, de ce betonul roman din digurile construite acum 2 000 de ani a supraviețuit intact timp de milenii, în ciuda loviturilor constante ale oceanului.

Astfel, membrii echipei și-au testat descoperirile fabricând beton pozzolanic din rețete antice și moderne, folosind calcar viu. De asemenea, au realizat un beton de control fără var rapid și au efectuat teste de fisurare. În mod cert, betonul cimentat fisurat s-a vindecat complet în două săptămâni, însă betonul de control a rămas fisurat.