اندی کوربلی -9 ژانویه 2023
پانتئون رم، هنوز هم بزرگترین گنبد بتنی غیر مسلح جهان – CC 3.0. ژان کریستف بنوئیست
وقتی صحبت از توضیح مهندسی رومی می شود، افرادی که به دنبال نشان دادن نبوغ خود هستند، موارد استفاده مختلفی دارند، اما راز این که چرا بتن آنها در شرایطی که حتی ساختمان های مدرن پس از چند سال عدم استفاده از بین می روند، باقی مانده است، دانشمندان را بخود مشغول کرده است.
با این حال، در MIT، دانشمندان کد بتن خود را شکستند تا نشان دهند که بتن رومی خود ترمیم می شود – به طور طبیعی می تواند ترک ها را در کمتر از 2 هفته ببندد.
اگر امروز به شهر کوچک پوزوولی، که رومیان کلاسیک آن را Peotoli می‌نامیدند، برود، دو بنای قابل توجه پیدا می‌کند – یک آمفی تئاتر و یک بازار سرپوشیده به نام Rione Terra. با این حال نشان دیگری که پوزوولی در دنیای روم از خود به جا گذاشت «مواد پوزولانی» نامیده می‌شود که به یک نقطه داغ در زیر تپه‌ای نزدیک اشاره می‌کند که طی هزاران سال موزاییک معدنی ایجاد کرده است.
این ماده نوعی خاکستر آتشفشانی غنی از آهک و کلسیم را ایجاد کرد که تکه هایی از مواد سفید به نام آهک را تشکیل می دهد. دستور العمل‌های باستانی نشان می‌دهند که این خاکستر یک عنصر مهم است، اما تجزیه و تحلیل مدرن که در مورد وجود کلاسه‌های آهک در خاکستر است، اساساً آن را به عنوان “کنترل با کیفیت پایین” رد کرده است.
ادمیر ماسیچ، استاد مهندسی عمران و محیط زیست MIT، گفت: «این ایده که وجود این آهک‌ها به سادگی به کنترل کیفیت پایین نسبت داده می‌شود، همیشه مرا آزار می‌داد.اگر رومی‌ها تلاش زیادی برای ساختن یک مصالح ساختمانی برجسته، با پیروی از تمام دستور العمل‌های دقیق که در طول قرن‌ها بهینه‌سازی شده بود، انجام دادند، چرا تلاش کمی برای اطمینان از تولید یک محصول نهایی خوب انجام دادند ? این داستان باید بیشتر مهم باشد.»
در واقع، رومی‌ها کارهایی را با بتن انجام می‌دادند که جوامع مدرن انجام نداده‌اند – فقط به پانتئون در رم نگاه کنید که هنوز بزرگترین گنبد بتنی غیر مسلح جهان را دارد. قنات هایی که برای آبیاری شهر ساخته شده اند، به معنای واقعی کلمه هنوز هم وجود دارند، 2000 سال و گاهی بیشتر پس از ساخته شدن.
اگر کسی که امروز شاهد شکوه بی انتها معماری رومی بوده است متعجب می شود، معلوم می شود که کلاسه های آهکی عمدا آنجا بوده اند، زیرا ظرفیت خود ترمیمی را برای بتن رومی فراهم می کنند و به سازه های آنها اجازه می دهند هزاران سال دوام بیاورند.
زمانی فرض بر این بود که آهک با آب به بتن اضافه می شود تا خمیری در فرآیندی به نام slaking ایجاد شود، اما با استفاده از تصویربرداری طیف سنجی، Masic و همکارانش در MIT، و جاهای دیگر در سوئیس و ایتالیا، تشخیص دادند که رومی ها آهک را گرم می کردند. خاکستر به درجه حرارت بالا برای ایجاد چیزی که امروزه به عنوان “آهک سریع” شناخته می شود.
Masic می‌گوید: «مزایای اختلاط داغ دو برابر است. اول، زمانی که بتن کلی تا دمای بالا گرم می شود، ترکیبات شیمیایی را امکان پذیر نمی کند اگر فقط از آهک خشک شده استفاده کنید و ترکیبات مرتبط با دمای بالا را تولید می کند که در غیر این صورت تشکیل نمی شدند. دوم، این افزایش دما زمان پخت و گیرش را به طور قابل توجهی کاهش می دهد زیرا همه واکنش ها تسریع می شوند و امکان ساخت بسیار سریعتر را فراهم می کند.
در چنین بتن‌هایی، ترک‌هایی که ایجاد می‌شوند اجازه می‌دهند تا کلاس‌های آهکی به راحتی به فضای باز سفر کنند و در صورت تماس با آب، ترک‌ها را مهر و موم کرده و می‌بندند. تیم بتن رومی خود را مخلوط کرد و تنها 2 هفته طول کشید تا یک ترک عمداً ایجاد شود.در مقابل، یک بلوک بتنی معاصر بدون آهک زنده ساخته شد و هرگز خودش را تعمیر نکرد.
در نتیجه، این تیم در حال کار برای تجاری سازی این بتن رومی خود ترمیم شونده است تا 8 درصد از انتشار جهانی ناشی از ساخت و تخمگذار بتن در شهرها را کاهش دهد.
