Бетон часто начинает трескаться и крошиться после нескольких десятилетий — но, что любопытно, этого не произошло со многими римскими постройками. Конструкции все еще стоят, демонстрируя замечательную долговечность, несмотря на условия, разрушающие современный бетон.
Особое место занимает большая цилиндрическая гробница дворянки I века Цецилии Метеллы. Новое исследование ученых из Массачусетского технологического института, опубликованное в Журнале Американского керамического общества, показывает, что качество бетона ее могилы может превосходить качество бетона памятников ее современников-мужчин из-за вулканического агрегата, выбранного строителями, и необычного химического взаимодействия с дождем и подземными водами, которые накапливались более двух тысячелетий.
Необычная гробница
Гробница Цецилии Метелла, расположенная на древней римской дороге, также известной как Аппиева дорога, является достопримечательностью Via Appia Antica. Он состоит из башни в форме ротонды, стоящей на квадратном основании, в общей сложности около 21 метра в высоту и 29 метров в диаметре. Гробница, построенная около 30 г. до н. Э. Во время преобразования Римской республики в Римскую империю во главе с императором Августом в 27 г. до н. Э., Считается одним из наиболее хорошо сохранившихся памятников на Аппиевой дороге.
Сама Цецилия была членом аристократической семьи. Она вышла замуж за Марка Красса, который заключил знаменитый союз с Юлием Цезарем и Помпеем.
Гробница является примером усовершенствованных технологий бетонного строительства в позднем республиканском Риме. Технологии были описаны архитектором Витрувием во время строительства гробницы Цецилии Метеллы. Строительство толстых стен из грубого кирпича или заполнителя вулканической породы, связанного раствором из извести и вулканической тефры (пористые фрагменты стекла и кристаллы от взрывных извержений), приведет к созданию структур, которые в течение длительного времени не превращаются в руины.
Слова Витрувия подтверждаются многочисленными римскими сооружениями, стоящими сегодня, в том числе Рынками Траяна (построенными между 100 и 110 годами нашей эры, более чем через столетие после гробницы) и морскими сооружениями, такими как пирсы и волнорезы.
Однако древние римляне не могли знать, как кристаллы минерального лейцита, богатого калием, в вулканическом агрегате со временем растворятся, благотворно реконструируя и реорганизуя поверхность стыков между вулканическими агрегатами и цементирующей связующей матрицей, улучшая сцепление бетона.
Для подробного изучения этих процессов применялась необычная комбинация методов. Сканирующая электронная микроскопия показала микроструктуры строительных блоков раствора в микронном масштабе. Энергодисперсионная рентгеновская спектрометрия показала элементы, составляющие каждый из этих строительных блоков.
В толстых бетонных стенах гробницы Цецилии Метеллы раствор, содержащий вулканическую тефру, скрепляет большие куски кирпича и заполнителя лавы. Он похож на раствор, использованный на рынках Траяна 120 лет спустя. Клей строительного раствора Траянского рынка состоит из строительного блока, называемого связывающей фазой CASH (кальций-алюмосиликат-гидрат), а также кристаллов минерала, называемого стрэтлингитом.
Но тефра, которую римляне использовали для раствора гробницы, была более богата калием лейцитом. Столетия воздействия дождевой и грунтовой воды, просачивающейся через стены гробницы, растворяли лейцит и выделяли калий в раствор. В современном бетоне изобилие калия приведет к образованию экспансивных гелей, которые вызовут микротрещины и, в конечном итоге, разрушение структуры.
Однако в могиле калий растворился и изменил конфигурацию фазы связывания CASH. Реконструированные домены очевидно создают надежные компоненты сцепления в бетоне.
Стефано Роашио, археолог, ответственный за гробницу, отмечает, что исследование имеет большое значение для понимания других древних и исторических бетонных структур, в которых используется агрегат Пуццолане Россе.
Взаимодействие между заполнителями и строительным раствором любого бетона имеет решающее значение для долговечности конструкции. В современном бетоне щелочно-кремнеземные реакции, которые образуют расширяющиеся гели, могут нарушить границы раздела даже самого твердого бетона.
Оказывается, что межфазные зоны в древнеримском бетоне гробницы Цецилии Метеллы постоянно развиваются в результате длительного ремонта. Эти процессы ремоделирования усиливают межфазные зоны и потенциально способствуют улучшению механических характеристик и устойчивости древнего материала к разрушению. Данные исследования могут проложить дорогу к созданию современных строительных материалов нового поколения.
