Ученые выяснили, что долговечность древнеримского бетона связана не только с вулканическим пеплом и известью. Со временем материал продолжает менять свою структуру под воздействием углекислого газа из воздуха. Этот процесс помогает бетону становиться более плотным и прочным.
Исследователи изучили образец бетона из общественной уборной на вилле императора Адриана в итальянском Тиволи, построенной во II веке. Анализ с высоким разрешением позволил рассмотреть материал на наноуровне. Результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.
Как и ожидалось, специалисты обнаружили следы пуццолановой реакции между вулканическим пеплом и известью. Она образует в бетоне особенно устойчивые минералы. Однако ученые выявили и дополнительный механизм, который действует на протяжении столетий.
Углекислый газ из атмосферы вступал в реакцию с остатками извести и создавал кальцит — минерал, встречающийся также в известняке. Кальцит кристаллизовался в мельчайших порах и трещинах материала. Благодаря этому бетон уплотнялся, а слабые участки постепенно закрывались.
Ранее кальцит уже находили в древнеримском бетоне, но его расположение и структура не изучались в 3 измерениях. Авторы работы считают, что этот минерал играл важную роль в сохранности построек, дополняя действие пуццолановой реакции. Такой механизм может объяснять, почему ряд римских сооружений остается прочным спустя тысячелетия.
Полученные данные могут пригодиться при создании более долговечного бетона. При этом современные здания предъявляют к материалам более высокие требования, а железобетон сталкивается с проблемой коррозии стальной арматуры. Изучение древних технологий, по мнению ученых, способно помочь в разработке более устойчивых строительных материалов.
