Новое исследование образцов римского бетона раскрыло секрет его долголетия и предоставляет возможность сократить выбросы углекислого газа.

Ни один визит в Рим не будет полным без посещения Колизея, Пантеона, рынка Траяна и других памятников античной архитектуры, построенных с помощью бетона. Эти сооружения выдержали испытание стихии на протяжении почти двух тысяч лет. В чём же секрет их прочности?

Ответить на этот вопрос попыталась международная группа учёных. Результаты их работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Образцы бетона исследовали с помощью дифракции рентгеновских лучей в Лаборатории Беркли при Министерстве энергетики США. Физики изучали воссозданный «по древним рецептам» римский раствор из вулканического пепла и извести. В стенах рынка Траяна, построенных около 110 года н.э., этот раствор связывает щебень из туфа и кирпич.

Авторы статьи наблюдали за минералогическими изменениями, которые происходили при затвердевании раствора в течение 180 дней. Затем они сопоставляли результаты с образцами из римских сооружений. Исследователи обнаружили, что микроструктура римского бетона стабилизируется путём образования штретлингита – прочного кальций-алюмосиликатного минерала. Именно он препятствует распространению трещин на микроуровне, что придаёт бетону химическую устойчивость и структурную целостность в сейсмически активной среде.

Раствор, который был частью римского бетона, представляет интерес не только из-за своей долговечности, но и в аспекте современной экологии. Большинство современных бетонов связывает раствор портландцемента, сделанного на основе известняка. Для производства портландцемента нужно нагреть смесь известняка и глины до 1 450 градусов по Цельсию. Каждый год используется около 19 биллионов тонн портландцемента. В результате его производства выделяется огромное количество углекислого газа – около 7% от общего объема этого газа, который выбрасывается в атмосферу ежегодно.

Римский раствор, использовавшийся в бетоне, представлял собой смесь вулканического пепла (85% раствора), пресной волы и извести, который нагревали при значительно более низкой температуре. Куски вулканического туфа и кирпич при этом занимали около 45–55% объема бетона. Если бы удалось включить вулканические породы в современный цикл производства бетона, то объемы выброса углекислого газа резко сократились бы.