Бетон был основой древнеримской империи. Он позволил построить здания, мосты и акведуки, многие из которых используются спустя 2000 лет после создания. В 2023 году археолог из MIT Адмир Масич с коллегами опубликовал работу о технологии производства римского бетона: известь смешивалась с вулканическим пеплом и другими сухими ингредиентами до добавления воды. При добавлении воды выделялось тепло, и этот процесс «горячего смешивания» сохранял высокореактивную известь в виде мелких белых комков. Когда в бетоне появлялись трещины, эти известковые комки растворялись и заполняли повреждения, обеспечивая самовосстановление материала.
Археологи раскрыли секрет древнеримского бетона, который выдержал тысячи лет
Ученые из Массачусетского технологического института подтвердили технологию производства знаменитого римского бетона, изучив древнюю строительную площадку в Помпеях. Исследователи доказали, что римляне использовали метод «горячего смешивания», то есть добавляли воду к сухой смеси извести и вулканического пепла, что запускало химическую реакцию с выделением тепла и придавало бетону способность к самовосстановлению на протяжении тысячелетий.
Акведук де лес Ферререс представляет собой римскую аркаду, которая является частью акведука, по которому вода из реки Франколи текла в город Таррако (Таррагона). Длина акведука — 25 километров. Он хорошо сохранился до сих пор. VW Pics/Universal Images Group/Getty Images
Витрувий (Marcus Vitruvius Pollio) — римский архитектор и инженер I века до н.э., автор трактата «Десять книг об архитектуре» («De architectura»). Это единственный сохранившийся античный трактат по архитектуре, оказавший огромное влияние на зодчество эпохи Возрождения. Витрувий сформулировал три основных принципа архитектуры: прочность, польза и красота. Его описания строительных технологий считались непререкаемым авторитетом на протяжении столетий, что делает новое открытие MIT особенно значимым — впервые научные данные позволили скорректировать исторические тексты.
Но описанная технология противоречила трудам знаменитого римского архитектора Витрувия. Его влиятельная работа «De architectura», написанная в I веке до н.э., — первая известная книга по теории архитектуры. Витрувий утверждал, что римляне сначала добавляли воду к извести для создания пастообразного материала, а затем смешивали его с другими компонентами. «Испытывая огромное уважение к Витрувию, было трудно предположить, что его описание может быть неточным», — признается Масич.
Стройплощадка в Помпеях
Древняя стена в Помпеях на недавно раскопанном участке, где археологи применили композиционный анализ (наложенный справа), чтобы понять, как древние римляне изготавливали бетон, который не разрушился за тысячи лет.
Теперь Масич и его коллеги окончательно подтвердили использование горячего смешивания римлянами. К этому выводу они пришли, изучив недавно обнаруженную древнюю строительную площадку в Помпеях, превосходно сохранившуюся после извержения Везувия в 79 году н.э. Исследователи проанализировали образцы из куч предварительно смешанных сухих материалов, строящейся стены, завершенных стен и ремонтных работ. «Нам посчастливилось открыть эту капсулу времени и увидеть как римляне готовили бетон», — говорит Масич.
Площадка предоставила убедительные доказательства горячего смешивания. В образцах бетона содержались известковые включения, а в куче сухого сырья обнаружены фрагменты негашеной извести, предварительно смешанной с другими ингредиентами, а это важнейший первый шаг в подготовке бетона горячим методом.
Ряды керамической черепицы и стопка желтых туфовых блоков в атриуме 2 недавно раскопанного Регио IX (Археологический парк Помпеи), демонстрирующие материалы, подготовленные для ремонта зданий.
Исследователи также проанализировали вулканические компоненты цемента, включая пемзу. Оказалось, что частицы пемзы со временем химически реагировали с окружающим раствором, создавая новые минеральные включения, дополнительно укреплявшие бетон. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Масич отмечает, что понимание поведения кальция в древнем бетоне будет важно и для современного строительства. «Этот материал может самовосстанавливаться тысячи лет, он реактивен и высокодинамичен. Мы хотим перенести несколько идей из этой книги знаний в современную практику», — говорит археолог.