راز دوام هزاران ساله بتن‌های رومیان باستان کشف شد

محققان موسسه فناوری ماساچوست (دانشگاه ام‌آی‌تی) و سایر نهادهای علمی و تحقیقاتی بر این باورند که راز دوام سازه‌های ۲۰۰۰ ساله روم باستان را کشف کرده‌اند و می‌گویند که جواب این معما در خاصیت خودترمیمی بتن‌های استفاده‌شده در آنهاست. 

به گزارش ایندیپندنت، نتیجه تحقیقات این پژوهشگران که در شماره اخیر نشریه «پیشرفت‌های علمی‌» منتشر شده، حاکی است که جواب این معما در یکی از اجزا تشکیل‌دهنده سنگ‌هایی است که رومی‌های باستان در ساخت بناهای خود استفاده می‌کردند و در تحقیقات علمی قبلی نادیده گرفته شده بود؛ سازه‌هایی چون معبد پانتئون که بزرگترین گنبد معلق بتنی را دارد و همچنین کانال‌ها و قنات‌های آبرسانی.

 دوام سنگ‌های بتنی سازه‌های رومی اغلب به استفاده از خاکستر آتشفشانی پاتزولی در خلیج ناپلی نسبت داده می‌شود که در آن زمان برای مصارف ساختمانی به سراسر امپراطوری روم منتقل می‌شد.

اما این بار محققان توجه خود را بر یکی دیگر از اجزا‌ ترکیب بتن باستانی، یعنی تکه‌های کوچک سفیدرنگی متمرکز کردند که «کلاست آهکی» خوانده می‌شوند. 

خبرگزاری فرانسه نوشت آدمیر ماسیک، استاد مهندسی عمران و محیط زیست در دانشگاه ام‌آی‌تی و نویسنده این مطالعه گفت: از زمانی که کار تحقیق روی بتن‌های روم باستان را آغاز کردم، همیشه مجذوب این مشخصه آنها بودم.» او گفت: «این قطعات سفید در ترکیب فرمول بتن مدرن نیست، پس چرا در این بتن‌های باستانی آنها را می‌بینیم؟»

محققان می‌گویند قبلا تصور بر این بود که قطعات سفید آهگی محصول مخلوط کردن سرسری یا ترکیب مواد خام بی‌کیفیت است. 

اما این قطعات همان چیزی‌اند که به بتن‌های باستانی خاصیت «قابلیت خود ترمیمی» می‌بخشند. 

ماسیک گفت: «این ایده که وجود این آهک‌ها همیشه به کیفیت پایین مواد خام نسبت داده می‌شد، مرا آزار می‌داد.» او در توجیه ایده خود افزود: «اگر رومی‌ها این همه برای ساخت مصالح ساختمانی مرغوب تلاش کرده‌اند، دلیلی ندارد که برای اطمینان از ترکیب درست و کامل اجزای مصالح کم‌کاری کرده باشند.»

برای این مطالعه، محققان نمونه‌های بتنی ۲۰۰۰ ساله از ملات بنایی یک دیوار شهری در پریورنوم ایتالیا مورد بررسی قرار دادند.

آنها دریافتند که فرآیندی به نام «اختلاط داغ» به بتن «ماهیت بسیار بادوام» می‌بخشد. در این فرآیند رومی‌ها آهک زنده را با آب و خاکستر آتشفشانی در دمای بالا مخلوط می‌کردند.

به گفته ماسیک فواید اختلاط داغ دو وجه دارد: «اولا، زمانی که ترکیب کلی بتن تا دمای بالا گرم می‌شود، امکان ایجاد واکنش‌ها و ترکیبات شیمیایی را فراهم می‌کند که در صورت استفاده از آهک خشک‌شده خالی و دمای پایین امکان‌پذیر نیست.

دوم، این افزایش دما زمان پخت و جاافتادن را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد زیرا همه واکنش‌ها تسریع می‌شوند و امکان ساخت و ساز سریع‌تر را فراهم می‌کنند.»

طبق گفته تیم تحقیقاتی که دانشمندانی از سوییس و ایتالیا نیز در آن هستند، این تکه‌های آهکی‌اند که به بتن‌های باستانی رومی خاصیه «خودترمیمی» می‌بخشند. 

ترک‌های ریز در بتن از میان لایه‌های آهکی با سطوح وسیع عبور می‌کنند و وقتی که در معرض آب قرار می‌گیرند، به صورت کربنات کلسیم متبلور می‌شوند و ترک را مانند چسب پر می‌کنند. 

محققان که روی بتن مدرن و فرسول قدیمی بتن کار کرده‌اند، می‌گویند که این واکنش‌های شیمیایی خودبه‌خود انجام می‌شوند و بنابراین به طور خودکارشکاف‌ها و ترک‌ها را قبل از آن که فرصت انتشار داشته باشند، ترمیم می‌کنند.»