Μπετόν Στην Αρχαία Ρώμη, Τι Το Κάνει Τόσο Ανθεκτικό
30 Ιανουαρίου 2023
Τα Ρωμαϊκά υδραγωγεία, που κατασκευάστηκαν πριν από περισσότερα από 2.000 χρόνια, εξακολουθούν να λειτουργούν όπως τότε. Το Πάνθεον στη Ρώμη παραμένει ο μεγαλύτερος θόλος από μη οπλισμένο σκυρόδεμα – μπετόν – στον κόσμο, με διάμετρο 43,3 μέτρα. Ταυτόχρονα, στην εποχή μας δεν είναι ασυνήθιστο να βλέπουμε κατασκευές ηλικίας μικρότερης της δεκαετίας να καταρρέουν. Το να καταλάβουμε το γιατί οι ρωμαϊκές κατασκευές παραμένουν όρθιες έχει γίνει αντικείμενο μελετών από πολλούς ερευνητές σε όλο τον κόσμο. Γιατί, ακόμη και σε δύσκολα περιβάλλοντα, όπως οι ακτογραμμές ή οι σεισμικές ζώνες, αυτές οι κατασκευές παραμένουν ανέπαφες; Μήπως υπάρχει κάποιο θαυματουργό υλικό ή κάποια μέθοδος που έχει χαθεί στο χρόνο; Μια διεθνής ομάδα ερευνητών με επικεφαλή το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) έχει ρίξει φως σε αυτά τα ερωτήματα, ανακαλύπτοντας ότι αυτές οι δομές είχαν προηγουμένως αγνοημένη ικανότητα να θεραπεύουν τον εαυτό τους και τον δυνητικά τεράστιο περιβαλλοντικό αντίκτυπο που μπορεί να έχει αυτή η ιδιότητα, για να δημιουργήσει πιο ανθεκτικές κατασκευές από σκυρόδεμα στο μέλλον.
Τα συμπεράσματα προέκυψαν μέσω μικροσκοπικής ανάλυσης, με χρήση τεχνολογιών ακτίνων Χ, δείγματος ρωμαϊκού σκυροδέματος στον τοίχο της αρχαίας πόλης Privernum, κοντά στη Ρώμη. Αυτό τόνισε αυτό που ήδη γνωρίζαμε για τη σύνθεση του ρωμαϊκού σκυροδέματος, πως δηλαδή αποτελείται από: ηφαιστειακό τάφρο και άλλα χονδροειδή αδρανή, συνδεδεμένα μεταξύ τους με ένα κονίαμα με βάση τον ασβέστη και την ποζολάνα (ένα υλικό που βρέθηκε στην ηφαιστειακή τέφρα, που πήρε το όνομά του από την πόλη Pozzuoli, στην περιοχή του Βεζούβιου ). Η ανάλυση ανέδειξε επίσης μικροσκοπικά λευκά ορυκτά, που ονομάζονται «κλάστες ασβέστη», τα οποία είχαν σημειωθεί προηγουμένως, αλλά αποδίδονταν σε μια ατημέλητη διαδικασία ανάμειξης ή σε χαμηλής ποιότητας πρώτες ύλες. Αυτό που φανερώνει αυτή η νέα μελέτη είναι ότι αυτά τα αβλαβή λευκά κομμάτια είναι που δίνουν στο σκυρόδεμα μια μη αναγνωρισμένη ως τώρα ικανότητα αυτοθεραπείας.
Η ανάλυση αποκάλυψε διαφορετικές μορφές ανθρακικού ασβεστίου, το οποίο δεν υπήρχε ως πρώτη ύλη στο αρχικό μείγμα σκυροδέματος. Αυτό που υποδεικνύουν τα ερευνητικά αποτελέσματα είναι ότι αυτές οι κλάστες ασβέστη είναι στην πραγματικότητα μια πηγή εύκολα θραύσιμου και αντιδραστικού ασβεστίου μέσα στο μείγμα σκυροδέματος. Όταν η δομή ραγίζει και το νερό διεισδύει (και αυτό συμβαίνει συνήθως όπου υπάρχουν περισσότερες κλάσεις ασβέστη), υπάρχει μια χημική αντίδραση που δημιουργεί ένα κορεσμένο διάλυμα ασβεστίου, το οποίο κρυσταλλώνεται ως ανθρακικό ασβέστιο και γεμίζει γρήγορα τις ρωγμές, αντιδρώντας με την ποζολάνη και ενισχύει περαιτέρω το υλικό. Υπάρχει δηλαδή μια αυτοθεραπευτική αντίδραση των ρωγμών μέσα στα κομμάτια, η οποία συμβαίνει αυθόρμητα και απεριόριστα.
Αλλά αυτή η χημική διαδικασία συμβαίνει, σύμφωνα με τους ερευνητές, μόνο λόγω του τρόπου κατασκευής αυτών των δομών. Επισημαίνουν ότι ο ασβέστης δεν αναμείχθηκε με νερό πριν προστεθεί στα άλλα συστατικά, όπως αυτή τη στιγμή κατανοούμε τη διαδικασία παραγωγής σκυροδέματος. Αντίθετα, είναι πιθανό να χρησιμοποιήθηκε η λεγόμενη μέθοδος «καυτής ανάμειξης», που σημαίνει ότι ο ασβέστης αναμειγνύεται πρώτα με τη στάχτη και τα αδρανή, πριν προστεθεί το νερό.
Με αυτά τα ευρήματα, οι επιστήμονες σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις ίδιες μεθόδους στη δημιουργία σύγχρονων σκυροδέματος που έχουν τα ίδια χαρακτηριστικά αυτοΐασης. Σύμφωνα με αυτούς, αυτή είναι μια “μέθοδος για τη μείωση του δείκτη άνθρακα του τσιμέντου (το οποίο αντιπροσωπεύει έως και 8% των συνολικών παγκόσμιων εκπομπών αερίων θερμοκηπίου), για τη βελτίωση της μακροζωίας του μπετόν μέσω της ενσωμάτωσης λειτουργιών αυτοΐασης. Σε συνδυασμό με τη μείωση της ανάγκης για εκτεταμένη επισκευή, θα μπορούσε έτσι να μειώσει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις και να βελτιώσει τον οικονομικό κύκλο ζωής των σύγχρονων τσιμεντένιων κατασκευών».
