27 kilometrów na wschód od Rzymu nadal znajdują się latryny publiczne.
Beton stoi tu już prawie 1900 lat. Przetrwał upadek imperium, przetrwał wieki katastrof pogodowych, a nawet przetrwał serię porażek Włoch w Pucharze Świata.
Niezły wynik jak na toaletę.
Naukowcy wykorzystują tę starożytną latrynę do rozwiązania ważnej tajemnicy. Dlaczego rzymski beton wytrzymuje tysiące lat? Odpowiedzi dostarcza nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Science Advances. Okazuje się, że materiał ten z biegiem czasu ulega ciągłym zmianom: nie zapada się, lecz po stwardnieniu staje się mocniejszy.
Przez wiele lat badacze wierzyli, że jest to tylko kwestia udanej chemii. Rzymianie mieszali wapno z popiołem wulkanicznym.
„Można powiedzieć, że używali wulkanów” – wyjaśnia Maria Juenger. „Zamiast naszych pieców wysokotemperaturowych.”
Ale było w tym coś więcej. W 2023 roku naukowcy przyjrzeli się bliżej białym grudkom w mieszaninie. Wcześniej przypisywano je zaniedbaniom budowniczych, ale okazało się to błędem. Nazywano je klastami wapiennymi. I mają zdolność „leczenia” pęknięć.
Mechanizm działa w ten sposób: woda dostaje się do pęknięcia, rozpuszczając wapń z białych kawałków wapna. Wapń ten jest przekształcany z powrotem w węglan wapnia, uszczelniając szczelinę. Samoleczenie.
Trudno jest zbadać ten proces, ponieważ większość ruin została odrestaurowana przez ekologów. Do analizy potrzebny jest nienaruszony materiał.
To jest piękno tego miejsca.
„Nikt nie remontuje toalet publicznych”.
Paulo Monteiro z Berkeley, autor nowego badania, zauważa, że materiał pozostał nienaruszony. Przez 19 wieków nie był pod wpływem człowieka. Natura sama przeprowadziła ten eksperyment.
Bezpośrednie badanie prowadził Xiaohong Zhu z Uniwersytetu w Pekinie. Zespół wykorzystał promienie rentgenowskie do analizy struktury aż do poziomu nanometra.
I zobaczyli coś nowego.
Zwęglenie. Dwutlenek węgla z powietrza wnikając w beton, reagował ze związkami wapnia i tworzył kalcyt. Stałe kryształy splecione w mieszaninie, mocno trzymające wszystko razem.
„W końcu zobaczyliśmy dokładnie, jak dzieje się wiązanie”.
To zmienia sposób, w jaki myślimy o węglanach. Admir Masic z Massachusetts Institute of Technology (MIT) podkreśla wagę tego odkrycia. Węglany nie są mniejszymi uczestnikami, ale podstawowym składnikiem.
Uzyskane dane wskazują, że głównymi graczami są węglany.
Czy zatem możemy po prostu zacząć budować lepszy beton już teraz?
Nie bardzo.
Jest poważny problem: stal.
Współczesny beton jest zbrojony stalowymi prętami, czego Rzymianie nie robili. Świeży beton chroni tę stal ze względu na jej wysoką zasadowość. Ale karbonatyzacja obniża pH.
To niszczy warstwę ochronną.
„Ta sama reakcja, która wzmocniła Rzym, stanowi dla nas zagrożenie” – ostrzega Monteiro.
W tym miejscu pojawia się dylemat. Branża budowlana wytwarza 8% globalnej emisji dwutlenku węgla. Wiązanie tego węgla w betonie to mądry pomysł. Ale proces jest powolny. W Willi Hadriana trwało to wieki.
Inżynierowie stoją przed wyborem: trwałość czy szybkość?
Znalezienie równowagi nie jest łatwe. Mamy nadzieję, że nowe techniki skanowania pomogą zoptymalizować skład mieszaniny.
W Tivoli toaleta nadal tam jest. Eksperyment trwa.
Dziś nikt jej nie obserwuje. I to prawda.
Sam beton wie, co robić.
