Plac budowy w Pompejach zamienił się w kapsułę czasu
Niezwykłość pompejańskiego stanowiska polega na tym, że erupcja Wezuwiusza w 79 roku zastała je w trakcie pracy. Materiały zostały zasypane w momencie, gdy robotnicy przygotowywali je do wznoszenia ściany. Dla badaczy pod kierunkiem Admira Masica było to jak otwarcie zamrożonej w czasie kapsuły, ukazującej każdy etap procesu budowlanego. Znaleźli surowce, niedokończoną ścianę, gotowe konstrukcje i nawet zaprawę używaną do napraw.
Byliśmy szczęśliwi, że mogliśmy otworzyć tę kapsułę czasu, jaką był plac budowy, i znaleźć stosy materiału gotowego do użycia do budowy ściany. Dzięki tej pracy chcieliśmy jasno zdefiniować technologię i powiązać ją z okresem rzymskim w roku 79 – relacjonuje Masic.
Czytaj też: Najstarsze papirusy świata pochodzą z Egiptu. Zawierają zapiski budowniczego Wielkiej Piramidy
Dzięki tej unikalnej możliwości porównania różnych faz produkcji, naukowcy po raz pierwszy mogli definitywnie potwierdzić, w jaki sposób Rzymianie przygotowywali swój słynny beton. Wyniki swojej pracy opublikowali w Nature Communications. Odkrycie jest tym bardziej zaskakujące, iż stoi w sprzeczności z klasycznymi pismami Witruwiusza, rzymskiego architekta, którego traktat przez stulecia był podstawą wiedzy budowlanej. Witruwiusz rekomendował dokładne gaszenie wapna przed jego użyciem. Tymczasem praktyka okazała się odmienna.
Stosowana przez Rzymian metoda gorącego mieszania polegała na połączeniu wapna palonego, popiołu wulkanicznego i innych suchych składników. Dopiero do takiej suchej mieszanki dodawano wodę, co wywoływało gwałtowną, egzotermiczną reakcję. Generowane w jej trakcie ciepło było kluczowe dla końcowych właściwości materiału. Wysoka temperatura sprawiała, że część wysoce reaktywnego wapna nie ulegała całkowitemu rozpuszczeniu. Zamiast tego tworzyła drobne, żwiropodobne skupiska. To właśnie ich obecność, obok nienaruszonych fragmentów wapna palonego, w próbkach z Pompejów stanowiła niepodważalny dowód na użycie tej kontrowersyjnej, jak na ówczesne standardy, techniki.
Małe grudki wapna były genialnym mechanizmem naprawczym
Te tzw. klastry wapna nie były wadą materiału, lecz jego największą zaletą. Przez setki i tysiące lat, gdy w konstrukcji betonowej pojawiały się nieuniknione mikropęknięcia, woda deszczowa lub wilgoć wnikała w szczeliny. W kontakcie z nią zatopione w masie grudki wapna powoli się rozpuszczały, a powstały roztwór węglanu wapnia krystalizował, skutecznie zalepiając uszkodzenie.
Proces samoregeneracji wspomagał także pumeks obecny w mieszance. Jego cząstki reagowały z chemicznym środowiskiem wewnątrz betonu, tworząc nowe warstwy wzmacniających minerałów. Dzięki temu materiał nie był statyczny, lecz dynamiczny i reaktywny. To wyjaśnia, dlaczego rzymskie budowle opierały się trzęsieniom ziemi, erozji morskiej i innym żywiołom, podczas gdy współczesny beton po pęknięciu po prostu traci wytrzymałość i się kruszy.
Materiał ten może sam się naprawiać przez tysiące lat, jest reaktywny i wystoce dynamiczny. Przetrwał trzęsienia ziemi i wulkany. Wytrzymał pod wodą i przetrwał degradację spowodowaną przez żywioły – dodaje główny badacz
Czy starożytna technologia może pomóc w rozwiązaniu współczesnych problemów?
Znaczenie tego odkrycia wykracza poza archeologię. Przemysł budowlany to znaczące źródło emisji dwutlenku węgla, a produkcja cementu jest procesem wyjątkowo energochłonnym. Firma DMAT, założona przez Masica, pracuje już nad adaptacją rzymskiej metody dla potrzeb dzisiejszego budownictwa. Wizja jest intrygująca: trwalsze materiały, które minimalizują potrzebę remontów, a nawet same naprawiają zużycie. To mogłoby przedłużyć życie infrastruktury o dekady, ograniczając zarówno koszty, jak i ślad węglowy.
Czytaj też: Setki osad dowodem na istnienie zaginionej cywilizacji. Jej początki sięgają epoki brązu
Jak pokazują badania nad początkami technologii betonu w republikańskim Rzymie, ówcześni rzemieślnicy tworzyli innowacje, maksymalnie wykorzystując lokalne, dostępne zasoby. Ich pragmatyzm okazał się niezwykle przyszłościowy. Rzymski beton to przykład technologii, która przetrwała swoje imperium. Możliwość jej ponownego wykorzystania to szansa, ale i sprawdzian dla naszej zdolności do uczenia się z przeszłości. Sukces nie będzie polegał na ślepym kopiowaniu antycznej receptury, lecz na zrozumieniu jej zasad i mądrym wdrożeniu przy użyciu dzisiejszej wiedzy.