Akwedukty, Wał Hadriana, Kolumna Trajana, Koloseum, czy słynny Panteon – budowle wznoszone przez Rzymian do dziś zadziwiają trwając często przez ponad 2 tysiące lat. Ostatnia z wymienionych, mogąca poszczycić się największą kopułą z niezbrojonego betonu, jest prawdziwym cudem architektonicznym. Za tym cudem stoi jednak metoda: naukowcy od lat zastanawiali się nad receptą trwałości starożytnego rzymskiego betonu. Nowa analiza próbek pobranych z betonowych ścian na stanowisku archeologicznym Priverno w pobliżu Rzymu pozwoliła na poznanie tych nieuchwytnych sekretów produkcji.
Już w swoim traktacie „De architectura” architekt i konstruktor machin wojennych Juliusza Cezara Witruwiusz (znany także ze słynnego opisu proporcji ludzkiego ciała zobrazowanego rysunkiem nagiego mężczyzny wpisanego w okrąg, którą to wersję upowszechnił później Leonardo da Vinci) stworzył opis tego, jak właściwie należy budować, aby mury zachowały trwałość. Zalecał, by ściany miały ponad pół metra długości, używając oczywiście jednostki rzymskiej stopy „pes” (29,5 cm) i były wykonane z „kwadratowego czerwonego kamienia, cegły lub lawy wulkanicznej ułożonej w szeregu”. Cegła lub kruszywo ze skały wulkanicznej powinny być związane zaprawą składającą się z wapna hydratyzowanego i popiołów wulkanicznych. Szczegółowych wytycznych związanych z przygotowaniem zaprawy Rzymianie jednak nigdzie nie spisali, tak jakby sprawa dla ich budowniczych była albo oczywista, albo była zawodową tajemnicą.
Sprawą budowlanej recepty Wituwiusza zainteresował się pochodzący z Chorwacji profesor Admir Masic z MIT (Massachusetts Institute of Technology), który już od kilku lat bada starożytny rzymski beton. Masic był m.in. współautorem badania z 2021 roku, w którym analizowano próbki starożytnego betonu użytego do budowy liczącego 2 tys. lat mauzoleum wzdłuż Via Appia, znanego jako grobowiec Cecylii Metelii. Wzniesiona pod koniec I wieku p.n.e. budowla ma kształt cylindra o wysokości 11 m i średnicy 29,6 m, posadowionego na kwadratowej podstawie. I jest nadal świetnie zachowana.
Tylko, że beton jaki znamy z XIX i XX wieku, a zaprawa starożytna to dwie inne rzeczy. Dzisiejszy jest modyfikacją betonu powstającego z opatentowanego w 1824 roku tzw. cementu portlandzkiego, co zrobił angielski inżynier Joseph Aspind. Cement ten otrzymuje się z połączenia zmielonego klinkieru cementowego z gipsem. Ów klinkier tworzy się wypalając wapień i związki krzemu oraz inne związki glinu, wapnia i magnezu. Ten cement jest żrący, a wdychanie jego cząstek może powodować groźne choroby – bardzo często spotykane u pracowników cementowni.
Rzymianie dwa tysiące lat wcześniej używali jednak czegoś innego. Analiza murów Priverno potwierdzają, że nie zawierał wymienionych trudno dostępnych i nieznanych wtedy związków chemicznych. Próbki zaprawy rzymskiej badane w tej pracy pochodzą ze starożytnego miasteczka 100 km od Rzymu zamieszkałego już od II p.n.e. Okazuje się, że pomimo dużo mniej skomplikowanej struktury niż dzisiejszy cement miały nie tylko wyższą trwałość, ale także – dzięki składowi – możliwość „samonaprawy” pęknięć dzięki reakcji wapna z wodą.
Według specjalistów z MIT Rzymianie łączyli wodę z wapnem, tworząc wysoce reaktywną chemicznie pastę używając wapna palonego (w połączeniu z wapnem gaszonym), co oznaczało że zaprawa w wyniku reakcji chemicznej miała wysoką temperaturę. – Korzyści z mieszania na gorąco są dwojakie – powiedział cytowany przez MIT News Office Masic. – Po pierwsze, kiedy cały beton jest podgrzewany do wysokiej temperatury, wytwarzają się związki chemiczne nie mające szansy na powstanie tylko przy użyciu wapna gaszonego. Po drugie jeżeli zaprawa miała wyższą temperaturę, to cały proces budowania był znacznie przyspieszony. Ważnym składnikiem zaprawy były też pyły wulkaniczne, których używali Rzymianie i które zawierały dużą ilość związków chemicznych.
Według badacza, budowle miały zdolność „samonaprawy”, gdyż zbierająca się w pęknięciach woda ponownie wchodziła w reakcję z wapniem doprowadzając do ich wypełnienia.
Tekst autorstwa Cezarego Koryckiego prowadzącego podcast „Historia, jakiej nie znacie” oraz cykl audycji w Muzeum Historii Polski „Inne historie Polski”.
Najlepsze i najtańsze wykrywacze metalu na początek jak i dla profesjonalisty!
