Da li je razrešena misterija trajnosti rimskog betona

Građevine od betona, koje su pre dva milenijuma podigli Stari Rimljani, u velikom broju su opstale do danas. Savremene betonske konstrukcije, s druge strane, propadaju posle nekoliko decenija. Istraživači Instituta u Masačusetsu su izgleda otgrili tajnu dugovečnosti rimskog betona

Stari Rimljani su bili nadaleko poznati po svojim inženjerskim dostignućima, svojoj širokoj mreži puteva, akvadukta, čiji su ostaci sačuvani do danas. Mnoge od ovih poznatih građevina izgrađene su od betona. Jedna od najpoznatijih i za naučnike najintrigantnijih je Panteon u Rimu, izgrađen oko 126-e godine nove ere. To je najveća betonska kupola na svetu bez armature, a opstaje već dva milenijuma.

PROČITAJTE JOŠ: Ko kaže da beton ne može da odiše toplinom

Mnoge druge drevne rimske građevine takođe su izdržale test vremena u različitim klimatskim uslovima, čak i u zonama zemljotresa i u direktnom kontaktu sa morskom vodom. S druge strane, mnoge savremene betonske građevine su se srušile ili bile ozbiljno načete zubom vremena nakon samo nekoliko decenija. To je odavno dovelo do toga da se naučnici širom sveta zapitaju – šta čini beton koji su koristili Rimljani nekada, drugačijim i trajnijim od današnjeg.

Međunarodna grupa istraživača predvođena Tehnološkim institutom iz Masačusetsa (Massachusetts Institute of Technology – MIT) rasvetlila je izgleda ovu misteriju tako što je napravila značajan napredak u razumevanju komponenti izuzetno izdržljivog betona i otkrila zanemarenu sposobnost “samoizlečenja”.

Istraživači su dugo vremena smatrali da je izdržljivost drevnog betona bila posledica prisustva jedne vrste pucolanskog materijala, poreklom iz okoline Napulja. Nakon detaljnijih analiza tim stručnjaka otkrio je da ovi uzorci takođe sadrže određen procenat kreča, za koji se odavno zna da su sveprisutna komponenta rimskog betona.

“Od kada sam prvi put počeo da radim sa drevnim rimskim betonom, uvek sam bio fasciniran njegovim karakteristikama“, kaže profesor građevinskog i ekološkog inženjerstva na tehnološkom institutu u masačuetsu, Admir Mašić. „Ovi sastojci se ne nalaze u savremenim betonskim smešama, pa je pitanje zašto su onda prisutne u ovim drevnim materijalima? – dodaje Mašić.

Ranije su bele krečne grudvice bile zanemarene kao pretpostavka neurednog mešanja ili nekvalitetnih sirovina. Međutim, nova studija sugeriše da su ove sitne grudvice ono što je betonu dalo sposobnost samoizlečenja. „Ideja da se prisustvo kreča jednostavno pripisuje niskom kvalitetu uvek me je mučila“, kaže Mašić.

„Ako su Rimljani uložili toliko truda da naprave izvanredan građevinski materijal, prateći sve detaljne recepte koje su optimizovane tokom mnogo vekova, zašto bi uložili tako malo truda da obezbede proizvodnju dobro mešanog finalnog proizvoda? U ovoj priči sigurno postoji nešto više – kaže Mašić.

Kako je studija nastavljena, istraživači su se pitali da li je moguće da su Rimljani zapravo direktno koristili kreč u njegovom reaktivnijem obliku, poznatom kao živi kreč?“ Kada su on i njegov tim analizirali uzorke ovog drevnog betona, otkrili su da su bele čestice bile sastavljene od različitih oblika kalcijum karbonata.

Na osnovu spektroskopskog ispitivanja došlo se do zaključka da je rimski beton verovatno napravljen mešanjem kalcijum karbonata sa pucolanskim materijalom i vodom na veoma visokim temperaturama, proces koji se naziva „vruće mešanje“. Tim je sada zaključio da je “vruće mešanje” ključ super-jake i super-trajne prirode betona.

Prema studiji, tokom ovog procesa, grudvice kreča razvijaju karakterističnu lomljivu strukturu nanočestica koja stvara lako lomljiv i reaktivan izvor kalcijuma koji bi mogao imati ključnu funkciju samoizlečenja. Kada se u betonu formiraju sitne pukotine, one putuju do kalcijumovih sfera, koje imaju veću površinu od drugih čestica.

Ovaj materijal zatim može da reaguje sa vodom i formira rastvor bogat kalcijumom koji može da se osuši i stvrdne, time efikasno zatvarajući pukotinu. Alternativno, može da reaguje sa pucolanskim materijalima kako bi dodatno ojačao kompozit.

Ove reakcije se dešavaju spontano i stoga automatski zaceljuju pukotine pre nego što se prošire. Na Tehnološkom institutu u Masačusetsku razmatraju kako bi ova saznanja mogla danas da se primene kako bi bile kreirane dugovečnije građevine, a samo jedna od mogućih primena je i u oblasti 3D štampanih betonskih konstrukcija.

Foto. Pexels, Unsplash