Neizostavan materijal za Rimljane bio je oblik betona koji su razvili, a koji je poznat po izuzetnoj izdržljivosti i dugovječnosti, iako su njegov tačan sastav i svojstva ostali misterija. Nova studija uvelike ide prema rješavanju ove zagonetke i, kažu istraživači, mogla bi otvoriti put modernoj upotrebi replicirane verzije ovog drevnog čuda.
Rimski beton uveden je u 3. stoljeću prije nove ere, što se pokazalo revolucionarnim. Također nazivan opus caementicium, njegova tri primarna sastojka bila su vapno, vulkanski pepeo i voda. Pomogao je Rimljanima da podignu građevine uključujući hramove, javna kupatila i druge velike građevine, akvadukte i mostove kakvih nije bilo do tada u historiji. Budući da se beton mogao stvrdnuti pod vodom, također je bio vitalan za izgradnju luka i lukobrana.
Mnoge od ovih struktura izdržale su dva milenija, dok se moderne betonske konstrukcije ponekad raspadnu za samo nekoliko godina ili desetljeća.
Istraživači su proveli sofisticirano ispitivanje betona sa zidova drevnog grada Privernuma, koji se nalazi u Italiji južno od Rima. Dešifrirali su neočekivane proizvodne strategije koje su betonu dale svojstva samozacjeljivanja – hemijski popravljajući sve pukotine ili pore.
"Novi rezultati pokazuju da bi u osnovi samozacjeljivanja i dugovječnosti betona iz drevnog Rima mogao biti način na koji su Rimljani miješali svoje sirovine, tačnije kako su koristili vapno, ključnu komponentu mješavine osim vulkanskog pepela", rekao je profesor građevinarstva i okoliša sa Instituta za tehnologiju u Massachusettsu Admir Mašić, koji je vodio istraživanje objavljeno u časopisu Science Advances.
"Ovo je važan sljedeći korak u poboljšanju održivosti modernih betona kroz strategiju inspiriranu Rimom. Uspjeli smo prevesti neke značajke u starorimskim žbukama koje se mogu povezati sa samozacjeljivanjem u moderne analoge s velikim uspjehom", dodao je Mašić.
Vapno je bijela kaustična praškasta tvar koja se sastoji od kalcijevog oksida, a nastaje zagrijavanjem vapnenca.
Rimski beton sadrži bijele komadiće zvane "vapneni klasti", ostatke vapna korištenog u betonu. Čini se da su ove značajke, rekli su istraživači, rezultat procesa koji se zove "vruće miješanje", u kojem se koristi vrsta vapna koja se zove živo vapno i koje reagira s vodom kako bi zagrijalo smjesu žbuke i potaknulo korisne hemijske procese kojih inače ne bi bilo.
Stručnjaci su dugo vjerovali da je trajnost rimskog betona proizašla iz još jednog važnog sastojka: vulkanskog pepela iz područja Pozzuoli u Napuljskom zaljevu. Neki su vapnene klaste, kojih nema u modernom betonu, smatrali slučajnim nusproizvodom neuredne pripreme ili materijala loše kvalitete. Ova studija identificirala ih je kao instrumentalne u samoizlječenju.
"U suštini to funkcionira ovako: kada beton pukne, voda ili vlaga uđu i pukotina se proširi po cijeloj strukturi. Klasti vapna otapaju se s infiltracijom vode i daju ione kalcija koji se rekristaliziraju i popravljaju pukotine. Dodatno, ioni kalcija mogu reagirati s vulkanskim sastojcima kako bi ojačali strukturu", rekao je Mašić.
Panteon, koji datira iz 2. stoljeća nove ere, kružna je betonska građevina obložena opekom, s najvećom i najstarijom kupolom od nearmiranog betona na svijetu. Masivni rimski Koloseum, koji datira iz prvog stoljeća nove ere, također bi bio nemoguć bez betona.
"Rimljani su bili veliki inženjeri. Činjenica da još uvijek možemo prošetati oko mnogih njihovih građevina svjedoči tome. Dovoljno je otići do Panteona i vidjeti red ljudi koji čekaju da pogledaju veličanstvenu kupolu", rekla je glavna autorica studije Linda Seymour, koja je radila na istraživanju kao doktorandica na MIT-u, a sada je projektna konsultantica u inženjerskoj firmi SGH.
"Rimljani su bili pametni i prilagodili su svoje materijale na temelju mnoštva faktora kao što su lokacija i vrsta strukture", dodala je Seymour.
Mašić je suosnivač firme DMAT, sa sjedištem u Sjedinjenim Državama i Italiji, koja komercijalizira beton inspiriran starorimskom verzijom.
