Група вчених з Массачусетського технологічного інституту в США пояснила на прикладі Римської гробниці, чому древній бетон досі залишається живучішим сучасного.
Автори нової роботи вивчили гробницю Цецилії Метелли — це кругла вежа з великих каменів вулканічного походження, які підтримує бетон. Під час будівництва використовували матеріали застиглого лавового потоку.
Сьогодні цим стінам понад дві тисячі років, але бетон залишається дуже міцним. Автори нової роботи вирішили з’ясувати, чому. Вчені визначили, що при будівництві гробниці використовували тефру — це відкладення матеріалу, викинутого в повітря вулканом, який потім осів на землю. У каменях, які використовували будівельники, було багато лейциту — це мінерал магматичного походження, багатий калієм.
З плином часу ґрунтові води омивали стіни вежі, вони розчиняли лейцит і виділяли калій в розчин. У сучасному бетоні велика кількість калію призведе до розширення гелів, що спричинить мікротріщини та руйнування конструкції, але це не сталося з гробницею.
Щоб з’ясувати чому, автори вивчили розчин за допомогою методу рентгенівської дифракції та раманівської спектроскопії. В результаті вони зрозуміли, що бетон змінювався нерівномірно. Це означає, що розчинений калій в різних місцях по-різному змінював структуру сполук.
Рентгенівська дифракція дозволила проаналізувати змінені ділянки аж до їх молекулярної структури — і стало ясно, що ці області придбали нанокристалічну природу, зменшивши середній розмір «зерна» в бетоні. Дослідники впевнені, що саме ці змінені ділянки підсилюють між собою зчеплення частинок, з яких складається такий бетон.
Також для міцності конструкції найважливішим була область, де бетон з’єднувався з каменем. Річ у тому, що сьогодні в бетоні йдуть хімічні реакції між лужними компонентами й кремнеземом, який є в складі піску. В результаті виходить гелі, що розширюють і дестабілізують конструкцію.
А в Стародавньому бетоні в результаті реакції з’являються нанокристалічні структури: вони навіть підвищують міцність. В результаті такі стародавні конструкції з часом стають тільки міцніше, це допомагає їм витримувати зовнішні руйнують фактори.
Натхнення: hightech.fm