Дата публикации: 12 января 2023 г.

MIT: почему римский бетон был таким прочным

Группа исследователей из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT), Гарвардского университета и лабораторий в Италии и Швейцарии, открыли секрет производства бетона в Древнем Риме.

Изображение: источника.

Исследователи потратили десятилетия, пытаясь разгадать секрет сверхпрочного древнего строительного материала, особенно в сооружениях, которые выдерживали особенно суровые условия, таких как доки, коллекторы и дамбы, или те, которые были построены в сейсмически активных местах. Римский Пантеон, который имеет самый большой в мире неармированный бетонный купол и был освящен в 128 году нашей эры, до сих пор не поврежден, а некоторые древние римские акведуки до сих пор доставляют воду в Рим.

В течение многих лет исследователи предполагали, что ключом к долговечности древнего бетона был один ингредиент: пуццолановый материал, такой как вулканический пепел из района Поццуоли в Неаполитанском заливе. Этот особый вид золы даже развозили по всей обширной Римской империи для использования в строительстве, архитекторы и историки того времени описывали ее как ключевой ингредиент для бетона.

Древние образцы бетона также содержат небольшие характерные ярко-белые минеральные элементы миллиметрового масштаба. Эти белые куски, часто называемые «обломками извести», происходят из извести, еще одного ключевого компонента древней бетонной смеси.

Новое исследование, предполагает, что эти крошечные обломки извести придали бетону ранее непризнанную способность к самовосстановлению.

Изучая образцы этого древнего бетона, ученые определили, что белые включения действительно состоят из различных форм карбоната кальция. А спектроскопическое исследование дало понять, что они образовались при экстремальных температурах, как и следовало ожидать из экзотермической реакции, вызванной использованием негашеной извести вместо или в дополнение к гашеной извести в смеси. Команда пришла к выводу, что горячее смешивание на самом деле было ключом к сверхпрочной природе.

«Преимущества горячего смешивания двойственны», — говорит профессор MIT Адмир Масик (Admir Masic). «Во-первых, когда весь бетон нагревается до высоких температур, это позволяет использовать химические вещества, которые были бы невозможны, если бы вы использовали только гашеную известь, производя связанные с высокой температурой соединения, которые иначе не образовались бы. Во-вторых, эта повышенная температура значительно сокращает время отверждения и схватывания, поскольку все реакции ускоряются, что позволяет значительно ускорить строительство». 

В процессе горячего смешивания обломки извести образуют характерно хрупкую архитектуру наночастиц, создавая легко ломающийся и реактивный источник кальция, который, как предположила команда, может обеспечить критическую функцию самовосстановления. Как только в бетоне начинают образовываться крошечные трещины, они могут преимущественно проходить через обломки извести с большой площадью поверхности. Затем этот материал может реагировать с водой, создавая насыщенный кальцием раствор, который может перекристаллизоваться в карбонат кальция и быстро заполнять трещину, или реагировать с пуццолановыми материалами для дальнейшего укрепления композитного материала. Эти реакции происходят спонтанно и, следовательно, автоматически заживляют трещины до их распространения.

Статья об исследовании опубликована в журнале Science Advances.

Источник: news.mit.edu

Гасанбекова Л. А. Оценка эффективности финансово-хозяйственной деятельности государственных унитарных предприятий Практическое пособие / Л. А. Гасанбекова, В. И. Никитина, Б. В. Сошников; под общ. науч. ред. канд. экон. наук О. А. Коробко. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2019. – 49 с. (ISBN 978-5-904670-54-2). Доступна электронная версия печатного издания.

Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления Сборник материалов III Всеросс. науч.-практ. конф., г. Москва, 29 декабря 2017. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2018. – 200 с. (ISBN 978-5-904670-53-5). Доступна электронная версия печатного издания.

открыть полный список изданий Центра →