„Reţeta” vechilor romani pentru prepararea super-betonului rezistent în timp

Două mii de ani mai târziu, multe clădiri şi infrastructuri construite de vechii romani, nu numai că sunt încă în picioare, dar sunt mai rezistente acum decât atunci când au fost ridicate. Cum este posibil? Răspunsul se află în combinaţia dintre munca excelent executată şi materialele utilizate pentru a fabrica betonul utilizat în construcţiile lor.

Un studiu publicat în această săptămână, în revista American Mineralogist, dezvăluie reţeta pe care o foloseau pentru fabricarea acestui beton şi modul în care contactul cu apa de mare l-a consolidat de-a lungul secolelor. O concluzie care a fost anticipată, de altfel, în anul 79 de romanul Pliniu cel Bătrân, scriitor, amiral şi naturalist, care a afirmat în cea mai cunoscută şi singura operă a sa păstrată despre ştiinţele naturale, „Istoria Naturală”, că structurile din beton construite în porturi şi expuse flagelului continuu al valurilor se vor transforma „într-o singură masă de piatră, invulnerabile la valuri şi în fiecare zi mai puternice”.

Cercetarea, condusă de geologul de la Universitatea din Utah (SUA), Marie Jackson, a început în timpul anului sabatic pe care l-a petrecut la Roma şi a demonstrat că Pliniu cel Bătrân nu exagera. Folosind un microscop electronic de scanare (Scanning Electron Microscope /SEM), s-a descoperit că apa de mare care se filtra prin beton îi favoriza rezistenţa.

Imagine din beton prin Scanning Electron Microscope (UTAH UNIVERSITY)

Romanii îşi fabricau betonul amestecând cenuşa vulcanică cu var (oxid de calciu) şi apă de mare. Astfel, obţineau un mortar în care ulterior încorporau bucăţi de rocă vulcanică. Combinaţia de cenuşă, apă şi var produce o reacţie numită reacţie pozzolanică (în italiană comportamento pozzolanico, numit astfel de la oraşul Pozzuoli, situat în Golful Napoli).

Geologul a studiat mai întâi un tip de rocă vulcanică eruptivă numită tuf sau tuf vulcanic şi apoi s-a concentrat pe depozitele de cenuşă vulcanică, fiind fascinată de rolul jucat de acestea în prepararea unui astfel de beton rezistent. Acesta a fost punctul de plecare pentru cercetarea efectuată împreună cu colegii săi asupra durabilităţii arhitecturii romane.

Reţeta exactă folosită pentru a prepara betonul a fost pierdută, aşa că reproducerea exactă a acesteia nu este un lucru uşor. „Romanii au fost norocoşi să dispună de acest fel de rocă pe care au folosit-o. Aceste roci nu le aveau în cele mai multe locuri din lume, aşa că au fost nevoiţi să caute înlocuitori”, spune Marie Jackson.

„Pentru betonul utilizat în porturile maritime foloseau roci vulcanice, care proveneau în mod specific din vulcanii din Golful Napoli. Pentru apeductele spaniole au folosit un material pozzolanic diferit şi apă dulce în loc de apă de mare”, a declarat pentru publicaţia El Mundo Marie Jackson.

„Panteonul şi Piaţa lui Traian din Roma, au fost, de asemenea, construite din beton şi roci vulcanice, dar cu un tip de rocă vulcanică şi tehnici diferite de cele utilizate pentru construcţiile navale”, adaugă geologul.

Beton durabil

În timpul cercetărilor sale, geologul a descoperit, de asemenea, în betonul folosit pentru construcţii, un mineral foarte rar numit tobermorite (Calcium silicate hydrate). Pulberea acestor minerale devine ciment când reacţionează cu apa la temperaturi ridicate. Prezenţa acestui mineral a surprins-o pe Jackson, deoarece „este foarte dificil de făcut. Pentru a-l sintetiza în laborator este nevoie de temperaturi ridicate şi se obţine în cantităţi mici”, a spus ea.

În prezent, geologul lucrează cu inginerul Tom Adams pentru a dezvolta o nouă reţetă de beton, folosind materiale care se găsesc în vestul Statelor Unite şi apă de mare din Berkeley (California). Nu numai că se aşteaptă să obţină o formulă mai rezistentă dar, de asemenea, un beton a cărui producţie să fie mai durabilă din punct de vedere al protecţiei mediului. Există tot mai mulţi producători care fac experimente utilizând roci vulcanice şi folosesc mai puţine procese care consumă multă energie.

Mai multe informaţii: American Mineralogist: Phillipsite and Al-tobermorite mineral cements produced through low-temperature water-rock reactions in Roman marine concrete