Tại Sao Bê Tông Roman Qua 2000 Năm Vẫn Tốt Hơn Bê Tông Ngày Nay?

Một trong những bí ẩn hấp dẫn của Rome cổ đại là tuổi thọ ấn tượng của một số cấu trúc cảng bê tông của họ. Bị tàn phá bởi sóng biển trong 2.000 năm, chúng vẫn tồn tại bền vững cho đến ngày nay trong khi những cấu trúc hiện nay của chúng ta chỉ tồn tại qua vài thập kỷ ngắn.

Bê Tông Thời La Mã Được Làm Từ Tro Núi Lửa

Bây giờ các nhà khoa học đã khám phá ra tính chất đáng kinh ngạc đằng sau hiện tượng này, tiến gần hơn tới việc mở khóa công thức đã bị lãng quên của nó. Hóa ra, bê tông của Roman không chỉ bền vững hơn bê tông ngày nay, nó thực sự trở nên cứng cáp hơn theo thời gian.
Các nhà nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của nhà địa chất học Marie Jackson thuộc đại học Utah đã bỏ qua những bí ẩn của bê tông La mã trong nhiều năm, và bây giờ họ đã vẽ bản đồ cấu trúc tinh thể của nó, tìm ra chính xác vật liệu cổ xưa này đã đông cứng theo thời gian như thế nào.
Bê tông hiện đại thường được làm bằng xi măng portland , hỗn hợp cát silica, đá vôi, đất sét, phấn và các thành phần khác nóng chảy với nhau ở nhiệt độ phồng. Trong bê tông, chất dán này liên kết 'tổng hợp' - khối đá và cát.
Tổ hợp này phải chịu nhiều phản ứng hóa học do môi trường gây ra, những liên kết này sẽ bị co lại hoặc giãn ra khiến cho cấu trúc bị nứt vỡ qua thời gian.Nhưng điều đó không xãy ra với bê tông Roman.

Tại Sao Kiến Trúc Roma Bền Vững Sau 2000 Năm?

Chúng được tạo ra từ tro núi lửa, vôi và nước biển, tận dụng một phản ứng hóa học mà người La Mã có thể quan sát thấy trong các trầm tích núi lửa tự nhiên được là đá tuff. Pha trộn với vữa tro núi lửa là đá núi lửa nhiều hơn tổng hợp, sau đó sẽ tiếp tục phản ứng với vật liệu, cuối cùng làm cho xi măng La Mã bền hơn nhiều so với bạn nghĩ.
Trong một dự án nghiên cứu trước đây do ông Jackson dẫn đầu, nhóm nghiên cứu đã thu thập các mẫu bê tông biển của Roman từ một số cảng dọc theo bờ biển Ý.
Bây giờ các nhà nghiên cứu đã vẽ bản đồ các mẫu bằng kính hiển vi điện tử, trước khi khoan xuống độ phân giải cực cao với phương pháp vi phân tán tia X và quang phổ Raman. Với những kỹ thuật tiên tiến này, họ có thể xác định được tất cả các loại khoáng vật và vật liệu có chứa trong cấu trúc bê tông của những thời kỳ trước.

Tại Sao Bê Tông Roma Để Càng Lâu Lại Càng Bền?

Jackson đặc biệt quan tâm đến sự có mặt của aluminous tobermorite, chất khoáng silic cứng thực sự rất hiếm và rất khó thực hiện trong phòng thí nghiệm, nhưng vẫn còn rất nhiều trong bê tông cổ.
Khi xuất hiện, aluminous tobermorite và khoáng vật có liên quan được gọi là phillipsite thực sự phát triển nhờ bê tông nhờ nước biển xung quanh nó, từ từ làm tan tro tro núi lửa bên trong và tạo không gian để phát triển cấu trúc được gia cố từ những tinh thể liên kết này.
Jackson cho biết: "Người La Mã đã tạo ra bê tông đá giống như sự phát triển của sự trao đổi hóa học mở với nước biển”. Điều đó thật là điên rồ và hoàn toàn trái ngược với những gì xảy ra trong bê tông hiện đại, nó sẽ ăn mòn vì nước biển làm rỉ sắt và làm sạch các hợp chất chứa vật liệu lại với nhau.

Đấu Sĩ La Mã

Làm cho bê tông theo cách mà người Rôma từng làm sẽ là một lợi ích cho ngành công nghiệp xây dựng hiện đại, đặc biệt đối với các công trình ven biển, như những bến tàu liên tục bị đập vỡ bởi sóng, hay các hệ thống khai thác năng lượng từ sóng .
Nhưng tiếc là công thức đã bị mất do thời gian, do đó, cách duy nhất để chúng tôi tái tạo lại vật liệu cổ xưa là đảo ngược kỹ thuật dựa trên những gì chúng ta biết về các tính chất hóa học của nó.
Không phải nơi nào cũng có núi lửa để khai thác khoáng vật như ở thời cổ đại. Chuyện sản xuất đại trà loại xi măng Roman này với vật liệu thời xưa là không thể, chính vì thế cần có 1 vật liệu thay thế khác với một cấu trúc bê tông tương tự.

Tại Sao Bê Tông Thời La Mã Không Bị Phá Hủy Bởi Nước Biển?

Nhưng nếu Jackson và các đồng nghiệp của bà có thể phá vỡ công thức, các kỹ sư hàng hải hiện đại có thể khai thác tiềm năng của một vật liệu không cần thép tăng cường, có thể kéo dài hàng thế kỷ và làm giảm lượng phát thải carbon.

Tham Khảo Sciencealert

15 Giờ Ngày 4 Tháng 7 Năm 2017

Bài Viết Liên Quan:

Tại Sao Hoàng Hôn Màu Đỏ

Tại Sao Nước Biển Màu Xanh

Tại Sao Bầu Trời Màu Xanh

Tại Sao Trái Đất Hình Cầu
Tại Sao Nước Biển Mặn
Tại Sao Cây Rụng Lá Vào Mùa Thu

Tại Sao Ngủ Ngon Lại Liên Quan Đến Mục Tiêu Cuộc Sống