Редкое свидетельство древнеримской строительной практики, застывшее во времени из-за извержения Везувия, меняет современные представления о древнем бетоне. Новое исследование,проведенное специалистами из Массачусетского технологического института и опубликованное в журнале Nature Communications, рассматривает недостроенный объект в Помпеях, где римские инженеры создавали чрезвычайно прочный бетон, способный к самовосстановлению.
Этот древний строительный объект, найденный в районе Регио IX, сохранил здание, которое находилось в процессе ремонта в момент извержения вулкана в 79 году нашей эры. Рабочие оставили собранные для повторного использования кирпичи, амфоры для транспортировки материалов, инструменты каменщиков и груды сухих ингредиентов, приготовленных для смешивания. Это сочетание факторов дало исключительную возможность воссоздать весь процесс производства римского бетона — от исходных материалов до возведенных стен.
Химические и микроструктурные анализы показали, что римские строители сначала смешивали негашеную известь с просушенным вулканическим пеплом, известным как «пуццолана», а затем уже добавляли воду. Этот метод, называемый горячим смешиванием, включает в себя экзотермическую реакцию и приводит к значительному нагреву смеси. В отличие от современного бетона, который изначально замешивается в увлажненном состоянии, этот метод создает особую внутреннюю структуру, характеризующуюся микроскопическими частицами частично прореагировавшей извести, называемыми известковыми кластами.
Присутствие этих известковых кластов в римских конструкциях оказалось решающим. При возникновении трещин в затвердевшем бетоне и проникновении внутрь воды класты реагируют, выделяя кальций, который заполняет эти трещины. Исследование выявило реакционные зоны вокруг вулканических заполнителей и признаки богатых кальцием фаз, таких как кальцит и арагонит, демонстрируя, как трещины могли постепенно затягиваться за счет роста минералов. Подобное самовосстановление наблюдалось и ранее, например, в гробнице Цецилии Метеллы на Аппиевой дороге, однако помпейская находка предоставляет убедительные доказательства того, как эта способность изначально закладывалась в процессе строительства.
Эти открытия также пролили свет на понимание некоторых древних текстов. Витрувий описывал процесс смешивания извести с пуццоланой, но не упоминал о горячем смешивании, что заставляло многих ученых предполагать иной метод. Тем не менее, древние тексты Плиния Старшего содержат описание сильного жара, выделяемого при контакте негашеной извести с водой, что очень похоже на то, что было обнаружено в Помпеях.
Тексты и археологические открытия позволяют предположить, что римские строители экспериментировали с различными рецептами и технологиями, адаптируя материалы к местным условиям и конструктивным задачам. Однако важно подчеркнуть, что не весь римский бетон создавался по этой технологии. Сами древние авторы упоминали о том, что некачественный раствор приводил к обрушению зданий в Риме. Хотя Помпеи демонстрируют пример выдающейся римской инженерии, это не было повсеместным правилом. Остаются вопросы о том, насколько широко применялось горячее смешивание, развивалась ли эта технология со временем и было ли это решением проблемы частых землетрясений в регионе.
Изображение: archaeologymag
