Vì sao bê tông La Mã cổ đại tồn tại được đến ngày nay

Giờ đây, các nhà nghiên cứu cho biết họ đã phát hiện ra một nguyên nhân: kỹ thuật được sử dụng để tạo ra vật liệu bê tông La Mã có thể đã giúp nó có các đặc tính tự phục hồi khi bị hư tổn.

Admir Masic, giáo sư kỹ thuật dân dụng và môi trường của MIT và là tác giả chính của bài báo cho biết: “Đền Pantheon sẽ không tồn tại nếu không có bê tông như thời La Mã".

Tuy nhiên, ông nói thêm, có thể chính người La Mã cũng không biết về độ bền thực sự của vật liệu mà họ tạo ra. Masic nói: “Họ biết đó là một vật liệu tuyệt vời, nhưng có lẽ họ không biết rằng nó sẽ tồn tại hàng nghìn năm".

Bê tông La Mã được sản xuất bằng cách sử dụng các cục đá núi lửa và các vật liệu cứng khác được kết lại với nhau bằng vữa. Vữa này được làm bằng các thành phần bao gồm pozzolan (chẳng hạn như tro núi lửa), nguồn vôi (oxit canxi) và nước.

Các nhà nghiên cứu cho biết các kỹ thuật được sử dụng để tạo ra bê tông La Mã có thể giải thích lý do vật liệu này đứng vững trước thử thách của thời gian.

Viết trên tạp chí Science Advances, Masic và các đồng nghiệp cho biết các mẫu bê tông La Mã có chứa các cục nhỏ được gọi là cục vôi, không được tìm thấy trong các vật liệu bê tông hiện đại.

Điều này trước đây đã được giải thích là do kỹ thuật trộn vữa kém hoặc các lỗi khác, nhưng nhóm Masic cho rằng người La mã đã cố tình làm như vậy.

Họ đã kiểm tra một mẫu bê tông La Mã từ một bức tường ở thành phố cổ Privernum gần Rome, tiết lộ rằng lớp vôi bên trong nó chứa các dạng canxi cacbonat khác nhau, một số có xu hướng nở ra trong điều kiện thiếu nước.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy các khối bê tông có vết nứt, điều này cho thấy chúng được hình thành trong môi trường nhiệt độ cao, ít nước.

Các nhà nghiên cứu cho biết điều này có nghĩa là người La Mã không trộn vôi sống với nước rồi mới thêm vào các nguyên liệu hỗn hợp khác. Thay vào đó, có khả năng họ đã trộn vôi sống với tro và các vật liệu hỗn hợp trước, rồi mới thêm nước.

Cách tiếp cận này được gọi là “trộn nóng” vì nhiệt sinh ra. Nhóm nghiên cứu cho biết thêm rằng nhiệt độ cao này không chỉ giúp vữa đông kết mà còn làm giảm hàm lượng nước trong và xung quanh các lớp vôi, giải thích vì sao bê tông có nhiều vết nứt.

Nhóm nghiên cứu đề xuất rằng các cấu trúc này đã giúp bê tông “tự chữa lành” khi hư hại, vì nước thấm vào các vết nứt trên vật liệu sẽ hòa tan canxi cacbonat. Hỗn hợp chất lỏng giàu canxi này phản ứng với vật liệu núi lửa hoặc bằng cách kết tinh lại, giúp bê tông tự phục hồi. Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng các vết nứt chứa đầy canxi cacbonat đã được tìm thấy trong bê tông La Mã.

Để kiểm tra lý thuyết của họ, Masic và các đồng nghiệp đã tạo ra bê tông theo kỹ thuật La Mã, đập vỡ và sau đó, họ đặt các mảnh vỡ cách nhau 0,5 mm và cho chúng tiếp xúc với dòng nước chảy trong khoảng thời gian 30 ngày. Các mẫu theo kỹ thuật La Mã tự "liền lại" bằng canxit mới hình thành. Hiện tượng này không xuất hiện khi thử nghiệm với bê tông bình thường.

Masic cho biết cách tiếp cận của người La Mã có thể hữu ích trong xây dựng hiện đại.

Ông nói: “Các phương pháp tiếp cận lấy cảm hứng từ La Mã, chẳng hạn như dựa trên trộn nóng, có thể là một cách tiết kiệm chi phí để làm cho cơ sở hạ tầng của chúng ta tồn tại lâu hơn thông qua các cơ chế tự phục hồi”.

Nguồn: https://www.theguardian.com/science/2023/jan/06/self-healing-roman-concrete-could-aid-modern-construction-study-suggests