Раскопки в Помпеях раскрыли секрет прочности древнеримского бетона
При раскопках в Помпеях найдена стройплощадка 2000-летней давности. Навечно «замороженная» во времени извержением Везувия, она позволила узнать наконец, как именно древние римляне замешивали бетон.
Помпеи, расположенные неподалеку от современного Неаполя, были погребены и законсервированы под слоем вулканического пепла в 79 году нашей эры. Раскопки на этом участке начались еще в 1880-х годах, но были остановлены и возобновились лишь в начале 2023 года в рамках масштабного нового проекта.
В ходе новых работ археологи обнаружили почти идеально сохранившуюся стройплощадку. На ее стенах остались пометки с графиком работ и расчетами материалов. Также найдены инструменты для работы с бетоном, кучи негашеной извести и переработанная черепица.
Законсервированная стройка
Ученые были поражены «исключительной сохранностью» объекта, признался участник исследования Адмир Масич из Массачусетского технологического института. По его словам, раскопки дали возможность изучить древнеримские методы работы с бетоном так, как «не способна воспроизвести ни одна лабораторная реконструкция».
«Материалы найдены ровно в том состоянии, в каком их застало извержение, буквально законсервировавшее город во времени. Во время работы у меня было совершенно особое ощущение, словно я перенесся в 79 год нашей эры и стоял плечом к плечу с рабочими, которые замешивали и укладывали раствор», — поделился Масич.
Результаты исследования опубликованы в Nature Communications. Они показывают, что давно устоявшееся представление о технологии римского бетона придется пересмотреть.
Согласно историческим текстам, римляне использовали для приготовления бетона гашеную известь (гидроксид кальция), которую смешивали с водой, прежде чем добавить к другим компонентам, например, вулканическому пеплу.
Однако химический анализ сухих, предварительно смешанных куч материала, найденных на стройплощадке в Помпеях, показывает, что древние строители на самом деле применяли «горячий» метод с использованием негашеной извести — оксида кальция. Сначала они смешивали ее со всеми другими ингредиентами (вулканическим пеплом или минералом под названием пуццолан), и лишь затем добавляли воду. При этом химическая реакция вызывала нагрев смеси в процессе ее затвердевания.
Секрет древнего бетона
«Наши данные свидетельствуют, что негашеная известь играла ключевую роль в изготовлении конструкционного бетона. А гашеную известь они применяли, как правило, для отделочных растворов и штукатурок, где важны были пластичность и гладкая поверхность», — пояснил исследователь.
A) Приготовление сухой растворной смеси. B) Добавление измельченной керамики. C) Увлажненпие раствора водой. D) Гашение извести (для отделочных и ремонтных растворов, а также фресковых штукатурок). E) Транспортировка раствора в битых амфорах. F) Нанесение раствора мастерком. G) Обеспечение геометрической и структурной точности с помощью отвеса. H) Формовка заполнителя топором.
Одно из преимуществ «горячего» метода в том, что фрагменты извести, так называемые класты, остаются в застывшем бетоне. Это обеспечивает непрерывное самовосстановление трещин и мелких структурных дефектов.
«Известковые класты действуют как резервуары кальция. Они растворяются и вновь кристаллизуются в порах и трещинах или вступают в реакцию с вулканическим пеплом, укрепляя микроструктуру бетона», — отметил Масич.
По его словам, современный бетонщик понял бы процесс работы на помпейской стройке и мог бы почти сразу же приступить к делу: «Химия здесь древняя, но само ремесло — узнаваемо».
