Az ókori rómaiak remek építőmesterek és mérnökök voltak, akiknek a vízvezetékei a mai napig is működnek. Ezek az építészeti csodák egy egyedülálló építőanyagra támaszkodtak: a pozzolán-betonra, egy látványosan tartós anyagra, amely a római építmények szilárdságát adta. Az egyik építményük, a még mindig ép és közel 2000 éves Pantheon tartja a világ legnagyobb megerősítetlen betonból készült kupolájának rekordját.
E beton tulajdonságait általában az összetevőinek tulajdonítják: a pozzolana, amely vulkáni hamu. Nevét az olaszországi Pozzuoli városáról kapta, ahol jelentős lelőhely található belőle. Ezenkívül még mész található benne. Vízzel keverve a két anyag reakcióba lépve erős betont eredményez. De mint kiderült, ez nem a teljes igazság. A Massachusetts Institute of Technology (MIT) által vezetett nemzetközi kutatócsoport megállapította, hogy nemcsak az anyagok különböznek attól, amit eddig gondoltunk, hanem a keverésükhöz használt technikák is.
Hogyan készült a római beton?
Fehér mészdarabkák voltak találhatók az egyébként jól kevert betonban. Ezeknek a darabkáknak a jelenlétét korábban a rossz keverésnek vagy anyagoknak tulajdonították, de ennek Admir Masic, az MIT anyagtudósa szerint nem volt értelme. Az az elképzelés, hogy ezeknek a mészrögöknek a jelenlétét egyszerűen az alacsony minőség-ellenőrzésnek tulajdonították nem teljesen állja meg a helyét — írja a Science Alert. Ha a rómaiak ennyi erőfeszítést tettek egy kiváló építőanyag előállításába, követve a sok évszázad alatt tökéletesített részletes recepteket, akkor miért tettek volna olyan kevés erőfeszítést a jól összekevert végtermék előállításába? A kutatók szerint többnek kellett lennie a történetben.
Masic és a Linda Seymour, az MIT építőmérnöke által vezetett csapat alaposan tanulmányozta az olaszországi Privernum régészeti lelőhelyről származó 2000 éves római betonmintákat. Az egyik kérdés a felhasznált mész természete volt. A standard értelmezés szerint a pozzolán-betonhoz olvasztott meszet használtak. Először is, a mészkövet magas hőmérsékleten hevítik, hogy egy erősen reaktív maró por, úgynevezett égetett mész, vagy kalcium-oxid keletkezzen. A híg mész és víz összekeverésével oltott mész, azaz kalcium-hidroxid keletkezik. Ez már kevésbé reaktív keverék. Az elmélet szerint az ókori rómaiak ezt az oltott meszet keverték a pozzolánával.
A kutatók elemzése alapján a mintáikban található mészrögök nem felelnek meg ennek a módszernek. A római betont valószínűleg inkább úgy készítették, hogy a meszet közvetlenül a pozzolánával és a vízzel keverték össze rendkívül magas hőmérsékleten. Ezt vagy önmagában vagy pedig oltott mésszel tették meg. Ezt a folyamatot a kutatók “forró keverésnek” nevezték el, amely a mészrögöket eredményezi.
Az előnye
A forró keverésnek kettős előnye van a kutatók szerint. Először is, amikor a teljes betont magas hőmérsékletre hevítik, olyan kémiai folyamatokat tesz lehetővé, amelyek egyébként nem lehetségesek. Ha csak oltott meszet használunk, olyan magas hőmérséklethez kapcsolódó vegyületek keletkeznek, amelyek egyébként nem alakulnának ki. Másodszor, ez a megnövelt hőmérséklet jelentősen csökkenti a keményedési és szilárdulási időt, mivel az összes reakció felgyorsul, ami sokkal gyorsabb építést tesz lehetővé. Ezenkívül van még valami: a mészrögök figyelemre méltó öngyógyító képességet kölcsönöznek a betonnak.
Amikor a betonban repedések keletkeznek, azok általában a mész mentén történnek, amelyek nagyobb felülettel rendelkeznek, mint egyéb részecskék. Amikor víz kerül a repedésbe, az a mészkővel reakcióba lépve kalciumban gazdag oldatot képez, amely megszárad és kalcium-karbonátként megkeményedik. Ezzel gyakorlatilag összeforrasztva a betont. Ez azt is megmagyarázhatja, hogy a 2000 évvel ezelőtt épült római kori partfalak betonja miért maradt épen évezredeken át a víz állandó csapkodása ellenére.
A kutatócsoport az ókori és modern receptek alapján, égetett mész felhasználásával készített pozzolán-betont. Emellett készítettek egy kontrollbetont is, amelyhez nem használtak égetett meszet, Ezek után repedésvizsgálatokat végeztek. A megrepedt mészbeton két héten belül teljesen meggyógyult, a kontrollbeton azonban repedezett maradt.
A csapat most azon dolgozik, hogy betonjukat a jelenlegi betonok környezetbarátabb alternatívájaként kereskedelmi forgalomba hozzák.
Ezeket a cikkeket is érdemes elolvasni:
