Для улучшения характеристик современного бетона необходимо использовать опыт древних римлян. К примеру, международная команда геологов и инженеров, пытаясь улучшить характеристики бетона, такие как, прочность и долговечность, обратились к опыту античных мастеров Древнего Рима, чьи массивные сооружения противостоят силам природы уже более 2000 лет.

Команда исследователей из Национальной Лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Лаборатория Беркли) во главе с Пауло Монтейро исследовали мелкомасштабную структуру «римского бетона». В качестве образца был использован бетонный римский волнорез, который в течение последних 2000 лет был погружен в Средиземное море. Проведенный анализ образцов показал, что «римский бетон» превосходит современный по прочности. Структура «римского бетона» состоит из чрезвычайно стабильного соединения: кальций-алюминий-силикат-гидрат. Структура же современного бетона состоит из соединения: кальций-силикат-гидрат. Таким образом, римский аналог включал в себя меньшее количество кремниевых соединений и больше алюминия.

Это открытие может помочь улучшить долговечность современного бетона, который уже спустя всего 50 лет часто показывает признаки разрушения, особенно в условиях применения в морской воде.

 

Производство «римского бетона» также наносит меньший вред окружающей среде, чем его современный аналог. В процессе производства портландцемента, основного компонента современного бетона, необходимо сжечь большое количество топлива, чтобы нагреть смесь известняка и глины до температуры около +1450 градусов. В итоге это приводит к увеличению выбросов углекислого газа на 7% каждый год. Римляне, напротив, в своем бетоне применяли меньшее количество извести, а известняк нагревался до температур около 900°С и ниже, что требовало гораздо меньшего количества топлива, чем при производстве портландцемента.  
 

«Римский бетон» оставался связанным и хорошо консолидированным в агрессивных морских условиях» - сказала Мари Джексон, ведущий автор научных работ. – Это один из самых прочных строительных материалов на планете и это не было случайностью. Перевозка грузов была спасательным кругом политической, экономической и военной стабильности для Римской империи, поэтому строительство гаваней, способных прослужить в течении долгих лет, было очень важным мероприятием.

Бетон, как строительный материал, использовался Римской империей при возведении памятников, таких как Пантеон в Риме, а также при строительстве причалов, волнорезов и других портовых сооружений. Особенный интерес ученых вызывала способность бетона противостоять крайне агрессивной морской среде.

 

Рецепт «римского бетона» был описан около 30 г до н.э. Маркусом Витрувием Поллионом, гражданским инженером, служившим при императоре Октавиане Августе. Отнюдь не секретным ингредиентом являлся пуццолан¹, который римляне использовали в сочетании с известью для образования раствора. Этот раствор и камни погружали в деревянные формы, находящиеся в воде. Морская вода незамедлительно вступала в химическую реакцию, протекающую с выделением тепла. Гидратированная известь вступала во взаимодействие с пеплом и таким образом скрепляла всю смесь вместе. Вместо того, чтобы бороться с агрессивной морской водой, римляне использовали ее, делая неотъемлемой частью бетона. Исследователи также описали очень редкий гидротермальный материал под названием алюминий-тоберморит, который образуется в бетоне. «Наше исследование обеспечило первое экспериментальное определение механических свойств минерала» - сказала Джексон.

 

Так почему же уменьшилось потребление «римского бетона»? «С исчезновением Римской империи, уменьшилось судоходство, а в связи с этим и потребность в бетоне также сошла на нет», - говорит Джексон, – Помимо этого, древние конструкции были так хорошо выполнены, что не нуждались в реконструкции даже спустя века».

 

Несмотря на то, что «римский бетон» долговечен, он вряд ли заменит современный, так как он не подходит для строительства, там где требуется быстрое твердение и набор прочности. Но ученые в настоящее время пытаются найти варианты его использования в развитии более экологичного и прочного современного бетона.

 

¹Пуццолан - вулканический пепел, пемза и туф естественного происхождения, взятые из вулканических регионов Неаполитанского залива, особенно из тех мест, где сегодня находится приморский город Поцуолли. Зола с аналогичными минеральными характеристиками встречается во многих частях мира.