Starożytny grobowiec zdradza tajemnice rzymskiego super-betonu

Starożytni Rzymianie słynęli z zaawansowanej inżynierii i budownictwa. Naukowcy z MIT nie mają wątpliwości, że za rzymskimi sukcesami stała unikatowa receptura betonu, który zdecydowanie wyprzedzał swoją epokę.

Mimo upływu dwóch tysięcy lat wiele rzymskich budowli zachowała się w zaskakująco dobrym stanie. Aby lepiej zrozumieć tajemnicę trwałości dawnych konstrukcji, badacze z Politechniki w Massachusetts dokładnie przeanalizowali monumentalny grobowiec, należący do arystokratki Cecylii Metelli, synowej triumwira Marka Krassusa.

Mierząca 11-metrów cylindryczna konstrukcja leży niedaleko Rzymu, przy słynnej via Appia. Została wzniesiona około 30 roku p.n.e., a zatem na początku lub tuż przed rządami Oktawiana Augusta.

Zespół Admira Masica interesowała wyrafinowana technika konstrukcyjna stojąca za monumentem. Tę częściowo znamy dzięki zapiskom antycznego architekta Witruwiusza. Zgodnie z jego instrukcjami, aby budowle "przez długi czas nie popadały w ruinę" cegły grubych ścian powinny być łączone zaprawą z wapna i tefry – czyli materiału piroklastycznego, będącego produktem erupcji wulkanicznej.

Szukając odpowiedzi, dlaczego popiół wulkaniczny jest tak skuteczny, Amerykanie zbadali mirkostrukturę surowca, przy pomocy skaningowego mikroskopu elektronowego oraz spektrometru rentgenowskiego. "Te metody pozwoliły nam szybko zbadać różne obszary zaprawy i umożliwiły wyodrębnienie elementów odpowiadających na nasze pytania" – mówi współautorka pracy, Linda Seymour.

W ten sposób odkryto, że beton grobu Cecylii Metelli zawiera leucyt, który z kolei jest minerałem wyjątkowo bogatym w potas. Kiedy więc przez stulecia woda deszczowa przesączała się przez ściany, rozpuszczała leucyt i uwalniała z niego potas. Pierwiastek ostatecznie rekonfigurował wiązania materiału, tworząc bardzo solidne domeny hydratu krzemianowego-wapniowego (CASH).

Mówiąc najkrócej, wbrew intuicji rzymski beton wystawiony na warunki atmosferyczne, z czasem uległ dodatkowemu wzmocnieniu. "Okazuje się, że strefy międzyfazowe w starożytnym rzymskim betonie grobowca Cecylii Metelli nieustannie ewoluują poprzez długofalową metamorfozę. (…) Te procesy wzmacniają strefy międzyfazowe i potencjalnie przyczyniają się do poprawy wydajności mechanicznej oraz odporności na uszkodzenia tego wiekowego materiału" – podsumowuje Masic.

Więcej informacji znajdziesz w źródle: A. Masic, L. Seymour, N. Tamura, Reactive binder and aggregate interfacial zones in the mortar of Tomb of Caecilia Metella concrete, 1C BCE, Rome, "Journal of the American Ceramic Society".