За 27 кілометрів на схід від Риму збереглися громадські вбиральні.
Бетон тут простояв майже 1900 років. Він пережив падіння імперії, витримав століття погодних катаклізмів і навіть проіснував довше, ніж серія невдач збірної Італії на чемпіонатах світу з футболу.
Непоганий результат для туалету.
Вчені використовують саме цю давню латрину для розгадки важливих загадок. Чому частина римського бетону витримує тисячоліття? Відповіді дано у новому дослідженні, опублікованому в журналі Science Advances. Виявляється, цей матеріал продовжує змінюватися з часом: він не руйнується, а стає міцнішим після застигання.
Довгі роки дослідники вважали, що справа була лише вдалою хімією. Римляни змішували вапно з вулканічним попелом.
“Можна сказати, що вони використовували вулкани”, – пояснює Марія Юнгер (Maria Juenger). “Замість наших високотемпературних печей”.
Але справа була не лише в цьому. У 2023 році вчені уважніше придивилися до білих грудочок у складі суміші. Раніше їх списували на недбалість будівельників, але це виявилося помилкою. Їх назвали вапняними кластами. І вони мають здатність «заліковувати» тріщини.
Механізм працює так: вода потрапляє в тріщину, розчиняє кальцій із білих шматків вапна. Цей кальцій перетворюється назад на карбонат кальцію, герметизуючи розрив. * Самозцілення *.
Вивчати цей процес складно, оскільки більшість руїн було відреставровано консерваторами. Для аналізу потрібен недоторканий матеріал.
Саме в цьому привабливість даного місця.
“Ніхто не реставрує громадські туалети”.
Пауло Монтейро (Paulo Monteiro) з Берклі, автор нового дослідження, зазначає, що матеріал залишався у спокої. Цілих 19 століть на нього не впливала людина. Природа проводила цей експеримент сама.
Керувала безпосереднім дослідженням Сяохун Чжу з Університету Пекіна. Команда використовувала рентгенівське проміння для аналізу структури аж до нанометрового рівня.
І вони побачили щось нове.
Карбонізація. Діоксид вуглецю з повітря проникав у бетон, вступав у реакцію з кальцієвими сполуками та утворював кальцит. Тверді кристали перепліталися всередині суміші, міцно скріплюючи разом.
«Ми нарешті побачили, як саме відбувається зв’язування».
Це змінює наше уявлення про карбонати. Адмір Масич із Массачусетського технологічного інституту (MIT) наголошує на важливості цього відкриття. Карбонати – не другорядні учасники, а фундаментальний компонент.
Отримані дані виводять карбонати до основних дійових осіб.
Тож чи можна тепер просто почати будувати найкращий бетон?
Не зовсім так.
Існує серйозна проблема: сталь.
Сучасний бетон армують залізними прутами, чого не робили римляни. Свіжий бетон захищає цю сталь завдяки високій лужності. Але карбонізація знижує pH.
Це руйнує захисний прошарок.
“Та ж реакція, яка посилила Рим, становить загрозу для нас”, – попереджає Монтейро.
Тут виникає проблема. Будівельна галузь виробляє 8% світових викидів вуглекислого газу. Фіксація цього вуглецю в бетоні – розумна ідея. Але процес триває повільно. У віллі Адріана на це пішли сторіччя.
Перед інженерами стоїть вибір: довговічність чи швидкість?
Знайти баланс непросто. Є надія, нові методи сканування допоможуть оптимізувати склад суміші.
У Тіволі ж вбиральня стоїть, як і раніше. Експеримент продовжується.
Сьогодні ніхто за нею не спостерігає. І це вірно.
Бетон сам знає, що робити.
