Ученые раскрывают химический секрет за римским самовосстановительным подводным бетоном
Бурение в древней римской морской структуре в Portus Cosanus, Тоскана, 2003. Сверление осуществляется с разрешения Soprintendenza Archeologia per la Toscana. Image © JP Oleson
Более 2000 лет назад Римская империя придумала уникальный морской бетон, который позволил построить огромные, прочные конструкции - даже под водой. Невероятно точные химические свойства этой бетонной смеси ускользали от ученых по сей день - но теперь исследователи из Университета штата Юта считают, что они, возможно, наконец-то взломали код.
Согласно выводам в журнале American Mineralogist, секрет заключается в химических свойствах двух компонентов смеси: извести и вулканического пепла, в котором содержится редкий минерал, известный как алюминий тоберморит. При воздействии морской воды вещество будет кристаллизоваться в извести при отверждении. Вместо того, чтобы быть подвергнутым эрозии водой, ее присутствие фактически дало материальную дополнительную силу.
Используя электронный микроскоп, рентгеновскую микродифракцию и рамановскую спектроскопию, исследователи смогли сопоставить распределение элементов в остальных римских архитектурных работах. То, что они обнаружили, было значительным количеством тоберморита, растущего по составу бетона и связанного, пористого минерала, называемого филлипситом. По прогнозам ученых, благодаря постоянному воздействию морской воды кристалл мог со временем расти, усиливая бетон и предотвращая образование трещин.
«Вопреки принципам современного цементного бетона, - говорит ведущий автор Мари Джексон. «Римляне создали камень-подобный бетон, который процветает в открытом химическом обмене с морской водой. Это очень редкое явление на Земле».
На этом микроскопическом изображении показан комковатый материал связующего кальция-алюминий-силикатный гидрат (CASH), который образуется при смешивании вулканической золы, извести и морской воды. Платиновые кристаллы Al-тоберморита выросли среди CASH в цементирующей матрице. Image Courtesy of Marie Jackson
Ученые надеются, что полученные результаты могут быть использованы для улучшения современных бетонных технологий, что приведет к получению более продолжительного и экологически устойчивого материала.
«Я думаю, что (исследование) открывает совершенно новую перспективу в отношении того, насколько конкретным может быть сделано, - то, что мы считаем коррозионными процессами, может фактически создать чрезвычайно полезный минеральный цемент и привести к устойчивой устойчивости, по сути, усиленной, возможно, стойкости с течением времени», - сказал Джексон.
Один из текущих проектов, предложенный как идеальный вариант для экспериментов с римским бетоном, - это прибрежная зона для лагуны Суонси в Уэльсе.
«Существует много приложений, но для создания этих смесей необходима дальнейшая работа. Мы начали, но есть много тонкой настройки, которая должна произойти, - сказал Джексон. «Задача состоит в том, чтобы разработать методы, которые используют общие вулканические продукты, - и это на самом деле то, что мы делаем прямо сейчас».
Узнайте больше об исследовании, здесь.
Новости через Guardian, BBC.
Исследователи NTU Singapore разработали гибкий бетон, который сопротивляется растрескиванию
Ученые из Технологического университета Наньян (NTU Singapore) разработали гибкое разнообразие бетона ConFlexPave, которое в дополнение к его повышенной гибкости является более прочным и более прочным, чем традиционный бетон. Работая в Инновационном Центре Индустриальной Инфраструктуры NTU-JTC (I³C), команда создала материал, введя полимерные микроволокна в бетонную смесь.