راز دوام دوهزاسالۀ «بتن رومی» چیست؟

فرادید| رومیان باستان استادان ساخت و ساز و مهندسی بودند و آن شگفتی‌های همچنان کاربردی بر یک ماده ساختمانی منحصر به فرد متکی بودند: بتن پوزولانی؛ بتن فوق‌العاده بادوامی که موجب استحکام باورنکردنی سازه‌های رومی شده است. 

به گزارش فرادید، حتی امروزه، یکی از آن سازه‌های یعنی پانتئون، هنوز دست نخورده و نزدیک به ۲۰۰۰ سال قدمت دارد. این سازه رکورد بزرگترین گنبد بتن غیرمسلح جهان را دارد. 

طاق بتنی باستانی در رم

بر اساس آنالیز این تیم، آهک‌های موجود در نمونه‌های آن‌ها با این روش سازگاری ندارند، بلکه بتن رومی احتمالاً از مخلوط کردن مستقیم آهک زنده با پوزولانا و آب در دمای بسیار بالا، به خودی خود یا علاوه بر آهک شکفته ساخته شده است، فرآیندی که تیم آن را «اختلاط داغ» می‌نامد که منجر به ایجاد دانه‌های آهک می‌شود. 

به گفته میزیک، فواید اختلاط گرم دوچندان است. 

«نخست، وقتی بتن کلی تا دماهای بالا گرم می‌شود، به ترکیبات شیمیایی که اگر فقط از آهک شکفته استفاده شود امکان‌پذیر نیستند، اجازه می‌دهد ترکیبات مرتبط با دمای بالا تولید کنند که در غیر این صورت تشکیل نمی‌شدند. دوم، این افزایش دما زمان عمل آوردن و گیرش را به طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد زیرا همه واکنش‌ها شتاب گرفته‌اند و امکان ساخت بسیار سریعتر فراهم می‌شود.» 

و فایده‌ی دیگری هم دارد: دانه‌های آهکی به بتن توانایی خوددرمانی قابل‌توجه می‌دهند. 

وقتی در بتن ترک ایجاد می‌شود، ترجیحاً به سمت دانه‌های آهکی می‌رود که مساحت سطح بالاتری نسبت به سایر ذرات ماتریس دارند. وقتی آب به شکاف نفوذ می‌کند، با آهک واکنش نشان می‌دهد و محلولی غنی از کلسیم تشکیل می‌دهد که خشک می‌شود و به صورت کربنات کلسیم سخت می‌شود، ترک را دوباره به هم می‌چسباند و از گسترش بیشتر آن جلوگیری می‌کند. 

این فرایند در بتن محوطه ۲۰۰۰ساله دیگری به نام مقبره کِیسیلیا مِتِلا هم مشاهده شده که در آن، شکاف‌های درون بتن با کلسیت پر شدند. این می‌تواند دلیل دست‌نخورده ماندن بتن رومی دیوارهای دریایی ۲۰۰۰ سال پیش، با وجود ضربات مداوم اقیانوس باشد. 

بنابراین، تیم یافته‌هایشان را با ساخت بتن پوزولانی طبق دستورالعمل‌های قدیمی و مدرن با استفاده از آهک زنده آزمایش کردند. آن‌ها یک بتن کنترلی بدون آهک زنده هم ساختند و آزمایشات ترک را انجام دادند. مطمئناً بتن آهک زنده ترک‌خورده ظرف دو هفته به طور کامل ترمیم شد، اما بتن کنترلی ترک خورده ماند. 

این تیم اکنون در حال کار روی تجاری‌سازی بتن جدید به عنوان جایگزینی سازگار با محیط زیست برای بتن‌های فعلی است. 

مترجم: زهرا ذوالقدر