Группа ученых из Массачусетского технологического института в США объяснила на примере римской гробницы, почему древний бетон до сих пор остается живучее современного.
Авторы новой работы изучили гробницу Цецилии Метеллы — это круглая башня из крупных камней вулканического происхождения, которые поддерживает бетон. Во время строительства использовали материалы застывшего лавового потока.
Сегодня этим стенам более 2 тыс. лет, но бетон остается очень прочным. Авторы новой работы решили выяснить почему. Ученые определили, что при строительстве гробницы использовали тефру — это отложения материала, выброшенного в воздух вулканом и затем осевшего на землю. В камнях, которые использовали строители, было много лейцита — это минерал магматического происхождения, богатый калием.
С течением времени грунтовые воды омывали стены башни, они растворяли лейцит и выделяли калий в раствор. В современном бетоне обилие калия привело бы к образованию расширяющихся гелей, которые вызвали бы микротрещины и разрушение конструкции, но этого не случилось с гробницей.
Чтобы выяснить почему, авторы изучили раствор с помощью метода рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии. В результате они поняли, что бетон менялся неравномерно. Это значит, что растворенный калий в разных местах по-разному менял структуру соединений.
Рентгеновская дифракция позволила проанализировать измененные участки вплоть до их молекулярной структуры — и стало ясно, что эти области приобрели нанокристаллическую природу, уменьшив средний размер «зерна» в бетоне. Исследователи уверены, что именно эти измененные участки усиливают между собой сцепление частичек, из которых состоит такой бетон.
Также для прочности конструкции самым важным была область, где бетон соединялся с камнем. Дело в том, что сегодня в бетоне идут химические реакции между щелочными компонентами и кремнеземом, который есть в составе песка. В результате получается гели, расширяющие и дестабилизирующие конструкция.
А в древнем бетоне в результате реакции появляются нанокристаллические структуры: они даже повышают прочность. В результате такие древние конструкции со временем становятся только прочнее, это помогает им выдерживать внешние разрушающие факторы.
Читать далее
В американской пустыне вылупились «живые ископаемые». Они спали десятки лет
Посмотрите на цифровое искусство, которое сделали на основе анализа книг Айзека Азимова
Брэнсон, Безос и Пересильд: зачем известные люди летят в космос и что они там делают