Rzymski sekret budowania. Ujawnia go odkryty plac budowy w Pompejach

Starożytny rzymski beton od zawsze fascynuje naukowców swoją trwałością i wytrzymałością. Wiele imponujących budynków, domów, łaźni publicznych, mostów i dróg zbudowanych przez Rzymian przetrwało do dzisiaj właśnie dzięki wyjątkowym technikom budowlanym. Pomimo licznych badań, wciąż nie wszystko jest jasne w kwestii metod wytwarzania tak wytrzymałego budulca.

Tajemnice rzymskiego betonu i technik budowlanych zostały częściowo odkryte dzięki badaniom międzynarodowego zespołu z amerykańskiej uczelni Massachusetts Institute of Technology (MIT) oraz Parku Archeologicznego w Pompejach, które zostały opublikowane w "Nature Communications". Naukowcy, pod przewodnictwem dr Admira Masica, chemika fizycznego z MIT, przeanalizowali materiały wydobyte z niedokończonego placu budowy budynku w Pompejach, porzuconego podczas erupcji Wezuwiusza w 79 r. n.e. Wygląda na to, że pracownicy dosłownie naprawiali dom w centrum miasta, gdy w I wieku n.e. wybuchł wulkan.

"Mieliśmy szczęście, że mogliśmy otworzyć tę kapsułę czasu, jaką jest plac budowy, i znaleźć stosy materiałów gotowych do użycia na mur. W tym artykule chcieliśmy jasno zdefiniować technologię i powiązać ją z okresem rzymskim w 79 roku n.e." - wyjaśnia w komunikacie uczelni dr Admir Masic.

Na miejscu odkryto płytki posortowane do recyklingu oraz pojemniki na wino, zwane amforami, które zostały ponownie wykorzystane do transportu materiałów budowlanych. Co najważniejsze, zawierało ono również dowody na to, że suchy materiał był przygotowywany przed zmieszaniem w celu wytworzenia betonu. To właśnie ten suchy materiał jest przedmiotem nowego badania. Dostęp do rzeczywistych materiałów przed ich zmieszaniem stwarza wyjątkową okazję do zrozumienia procesu wytwarzania betonu i reakcji tych materiałów po dodaniu wody.

Naukowcy zbadali skład chemiczny materiałów znalezionych na miejscu i zdefiniowali kilka kluczowych elementów: niezwykle drobne kawałki wapna palonego, które zmieniają nasze rozumienie sposobu wytwarzania betonu. Wapno palone to tlenek wapnia, który powstaje w wyniku ogrzewania wapienia o wysokiej czystości (węglanu wapnia).

"Proces mieszania betonu odbywał się w atrium tego domu. Robotnicy mieszali suche wapno (zmielone wapno) z pucolanami (popiołami wulkanicznymi). Po dodaniu wody reakcja chemiczna wytworzyła ciepło" - wyjaśnili w badaniu autorzy. Gdy dodawano wodę, dochodziło do reakcji egzotermicznej. Jest to znane jako "mieszanie na gorąco" i daje zupełnie inny rodzaj betonu niż ten, który można kupić w sklepie z narzędziami. Ta metoda różni się od współczesnych sposobów wytwarzania betonu.

Naukowcy odkryli, że w wapnie gaszonym pozostawały nierozpuszczone cząstki wapna, które mogły reagować z wodą w przypadku powstania pęknięć w betonie, co prowadziło do ich samoczynnego naprawienia.

"Te wyniki ujawniły, że Rzymianie przygotowywali materiał wiążący, biorąc kalcynowany wapień (wapno palone), mieląc go do określonego rozmiaru, mieszając na sucho z popiołem wulkanicznym, a następnie dodając wodę, aby utworzyć matrycę cementową" - tłumaczył dr Masic.

Zespół badawczy MIT odkrył wcześniej okruchy wapienia (drobinki wapna palonego) w rzymskich pozostałościach w Privernum, około 43 kilometry na północ od Pompejów. Jak opisuje portal "Live Science", w betonie grobowca szlachcianki Cecylii Metelli, znajdującego się pod Rzymem przy Via Appia (słynnej rzymskiej drodze), zaobserwowano "gojenie się" pęknięć.

Choć to odkrycie rzuca nowe światło na rzymskie budownictwo, wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. Nie wiadomo, czy technika ta była powszechnie stosowana w starożytnym Rzymie. Studia porównawcze z tekstami Witruwiusza i Pliniusza Starszego sugerują, że starożytni Rzymianie mogli eksperymentować z różnymi mieszankami surowców.

"To istotne, ponieważ cement romański jest trwały, naprawia się samodzielnie i jest systemem dynamicznym. Sposób, w jaki te pory w składnikach wulkanicznych mogą być wypełniane poprzez rekrystalizację, to wymarzony proces, który chcemy przenieść na nasze współczesne materiały. Chcemy materiałów, które się regenerują" - stwierdził główny autor badania.

Autorzy badania uważają, że dowody na wytwarzanie samonaprawiającego się betonu, znalezione w Pompejach są kluczowe, ale potrzeba dalszych badań, by ocenić wpływ tej techniki na inne konstrukcje rzymskie.