سرانجام فهمیدیم چرا بتن رومی نزدیک به ۲ هزار سال دوام آورده است
یک سایت ساختمانی با قدمت حدود ۲۰۰۰ سال – همزمان با تخریب فرضی پمپئی در سال ۷۹ پس از میلاد – شواهد جدیدی از راز دوام شگفتانگیز بتن فوقالعاده رومیها را فاش کرده است.
به گزارش افق میهن و به نقل از .sciencealert; سال گذشته، باستان شناسان یک سایت ساخت و ساز کاملا دست نخورده را در زیر لایه های خاکستر آتشفشانی که پمپئی را مدفون کرده بود، پیدا کردند. تصویری نادر و منجمد از روند ساخت و ساز رومی که در زمان ثبت شده است.
این کارگاه متشکل از انبوهی از مواد اولیه است. از جمله مصالحی است که برای ساخت بتن استفاده می شود که دوام آن افسانه ای است. همان بتنی که سازه هایی مانند پانتئون – با بزرگترین گنبد بدون ساختار نگهدارنده – برای هزاران سال پابرجا ساخته است.
راز تازه کشف شده: “میکس داغ”
تجزیه و تحلیل جدید نشان می دهد که راز اصلی چیزی است که ادمیر ماسیچ، دانشمند مواد در MIT، آن را اختلاط داغ می نامد.
در این روش مواد تشکیل دهنده بتن مستقیماً مخلوط می شوند:
پوزولان (مخلوطی از خاکستر آتشفشانی) با آهک زنده که در تماس با آب گرمای زیادی تولید می کند.
ماسیک در سال ۲۰۲۳، زمانی که برای اولین بار این تکنیک را از طریق آزمایشات کشف کرد، گفت:
“مزایای اختلاط گرم دو چیز است:
اول اینکه دمای بالا باعث تشکیل ترکیباتی می شود که با آهک کدر تولید نمی شوند.
دوم اینکه افزایش دما زمان گیرش و سخت شدن بتن را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و ساخت و ساز را بسیار سریعتر می کند.
اما یک مزیت بسیار مهمتر وجود دارد:
تکه های باقی مانده آهک (کلاست های آهکی) باعث خاصیت خود ترمیمی بتن می شوند.
این ویژگی احتمالاً دلیل اصلی پایداری حیرت انگیز سازه های رومی است.
بتن رومی چگونه خود را ترمیم می کند؟
هنگامی که یک ترک در بتن ایجاد می شود، ترک ها به سمت قطعات سنگ آهکی که سطح بیشتری دارند هدایت می شوند. هنگامی که آب وارد ترک می شود، با آهک واکنش می دهد و محلول کلسیمی تولید می کند که پس از خشک شدن به کربنات کلسیم سخت می شود و ترک را می بندد.
این امر از انتشار ترک جلوگیری می کند و بتن را دوباره ادغام می کند.
مسیک می گوید:
این ماده هزاران سال است که خود را ترمیم می کند، پویا و واکنش پذیر است، در برابر بحران های طبیعی مانند زلزله و آتشفشان ها مقاومت کرده و حتی در زیر دریا نیز زنده مانده است.
مشکل بزرگ: دستور ساخت ویتروویوس با شواهد مطابقت نداشت
اگرچه روش اختلاط داغ بسیاری از معماها را حل کرد، اما یک مشکل باقی ماند:
دستورالعمل ساخت بتن در کتاب «معماری» نوشته ویترویوس با این روش سازگار نبود.
او توضیح داده بود که ابتدا باید آهک را با آب مخلوط کرد (فرآیند سیاه شدن) و سپس با پوزولان ترکیب کرد.
اما این روش نمی تواند تکه های آهک در بتن واقعی رومیان را توضیح دهد.
این تناقض اکثر محققان را سردرگم کرده است.
پمپی موضوع را روشن کرد
تجزیه و تحلیل ایزوتوپی پنج دسته مواد خشک از کارگاه پمپئی نشان داد:
• پوزولان ساخته شده از پوکه و خاکستر سنگ
• آهک سریع
• و حتی تکه های آهک
مهم ترین نکته این بود که این مواد به صورت خشک با هم مخلوط می شدند. همان چیزی که برای مخلوط کردن داغ نیاز دارید.
نمونه های ملات زیر میکروسکوپ نیز نشان داد:
• ترک های ناشی از واکنش های حرارتی شدید
• میله های غنی از کلسیم
• بلورهای کلسیت و آراگونیت در داخل حفره های پوکه
همه اینها یک فرآیند اختلاط گرم را نشان می دهد.
ماهانه:
رومی ها آهک زنده را با خاکستر خشک آتشفشانی مخلوط می کردند، سپس آب به آن اضافه می کردند تا ملات بسازند.
این کشف لزوماً به این معنا نیست که ویتروویوس اشتباه کرده است. شاید روش دیگری توضیح داده شده یا بعداً سوء تفاهم شده است.
اما شواهد نشان می دهد که بادوام ترین نسخه بتن رومی مخلوط گرم بود.
درس هایی برای دنیای امروز
امروزه بتن مدرن:
• بسیار گران است
• دوام کمتری نسبت به بتن رومی دارد
• برای محیط زیست بسیار مضر است
افزایش دوام بتن می تواند اثرات زیست محیطی را تا حد زیادی کاهش دهد.
مسیک می گوید:
ما نمیخواهیم بتن رومی را دقیقاً کپی کنیم. فقط میخواهیم چند جمله از این کتاب دانش باستانی را به فناوری امروزی ترجمه کنیم.»
او شرکتی به نام DMAT را تأسیس کرد تا این یافته ها را در صنعت مدرن بیاورد.
“این که مواد می توانند با ترک های خود تبلور مجدد پیدا کنند، یک فرآیند رویایی است که می خواهیم در مواد امروزی پیاده سازی کنیم. ما موادی می خواهیم که خود را ترمیم کنند.”
