Το μυστήριο των αρχαίων ρωμαϊκών κτιρίων - Επιστήμονες αποκαλύπτουν πώς επιβίωσαν 2.000 χρόνια

Οι μεγαλοπρεπείς κατασκευές της αρχαίας Ρώμης έχουν επιβιώσει για χιλιετίες - μια απόδειξη της ευρηματικότητας των Ρωμαίων μηχανικών, που τελειοποίησαν τη χρήση του σκυροδέματος.

Πώς όμως τα υλικά κατασκευής τους βοήθησαν να διατηρηθούν κολοσσιαία κτίρια όπως το Πάνθεον (το οποίο έχει τον μεγαλύτερο μη ενισχυμένο θόλο στον κόσμο) και το Κολοσσαίο για περισσότερα από 2.000 χρόνια;

Το ρωμαϊκό σκυρόδεμα, σε πολλές περιπτώσεις, έχει αποδειχθεί ότι είναι πιο ανθεκτικό από το σύγχρονο αντίστοιχο, το οποίο μπορεί να αλλοιωθεί μέσα σε δεκαετίες.

Τώρα, οι επιστήμονες πίσω από μια νέα μελέτη λένε ότι έχουν αποκαλύψει το μυστηριώδες συστατικό που επέτρεψε στους Ρωμαίους να κάνουν το υλικό κατασκευής τους τόσο ανθεκτικό και να χτίσουν περίτεχνες κατασκευές σε δύσκολα μέρη όπως αποβάθρες, υπονόμους και ζώνες σεισμού.

Η ομάδα μελέτης, συμπεριλαμβανομένων ερευνητών από τις Ηνωμένες Πολιτείες, την Ιταλία και την Ελβετία, ανέλυσε δείγματα σκυροδέματος 2.000 ετών που ελήφθησαν από ένα τείχος πόλης στον αρχαιολογικό χώρο του Privernum, στην κεντρική Ιταλία, και είναι παρόμοια σε σύνθεση με άλλο σκυρόδεμα, που βρέθηκε σε όλη τη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία.

Διαπίστωσαν ότι τα λευκά κομμάτια στο σκυρόδεμα, που αναφέρονται ως ασβέστης, έδιναν στο σκυρόδεμα την ικανότητα να επουλώνει τις ρωγμές που σχηματίστηκαν με την πάροδο του χρόνου. Τα λευκά κομμάτια προηγουμένως είχαν παραβλεφθεί ως ένδειξη ατημέλητης ανάμειξης ή κακής ποιότητας πρώτης ύλης.

«Για μένα, ήταν πραγματικά δύσκολο να πιστέψω ότι οι αρχαίοι Ρωμαίοι μηχανικοί δεν θα έκαναν καλή δουλειά, επειδή έκαναν πραγματικά προσεκτική προσπάθεια κατά την επιλογή και την επεξεργασία υλικών», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης Admir Masic, αναπληρωτής καθηγητής Πολιτικής και Περιβαλλοντικής Μηχανικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης.

«Οι μελετητές έγραψαν ακριβείς οδηγίες και τις επέβαλαν σε εργοτάξια (σε όλη τη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία)», πρόσθεσε ο Μάσιτς.

Το νέο εύρημα θα μπορούσε να βοηθήσει να γίνει πιο βιώσιμη η κατασκευή του σημερινού σκυροδέματος, δυνητικά μεταμορφώνοντας την κοινωνία, όπως έκαναν κάποτε οι Ρωμαίοι.

«Το σκυρόδεμα επέτρεψε στους Ρωμαίους να κάνουν μια αρχιτεκτονική επανάσταση», είπε ο Masic. «Οι Ρωμαίοι μπόρεσαν να δημιουργήσουν και να μετατρέψουν τις πόλεις σε κάτι εξαιρετικό και όμορφο για να ζεις. Και αυτή η επανάσταση ουσιαστικά άλλαξε εντελώς τον τρόπο ζωής των ανθρώπων».

Που αποδίδεται η αντοχή του σκυροδέματος στα κτίρια της Ρώμης

Το σκυρόδεμα είναι ουσιαστικά τεχνητή πέτρα ή πέτρα, που σχηματίζεται με ανάμειξη τσιμέντου, ένα συνδετικό μέσο που συνήθως παρασκευάζεται από ασβεστόλιθο, νερό, λεπτά αδρανή (άμμος ή λεπτά θρυμματισμένο πέτρωμα) και χονδρόκοκκο αδρανή (χαλίκι ή θρυμματισμένο βράχο).

Τα ρωμαϊκά κείμενα είχαν προτείνει τη χρήση σβησμένου ασβέστη (όταν ο ασβέστης συνδυάζεται για πρώτη φορά με νερό πριν αναμειχθεί) στο συνδετικό μέσο, και γι' αυτό οι μελετητές είχαν υποθέσει ότι έτσι κατασκευαζόταν το ρωμαϊκό σκυρόδεμα, είπε ο Masic.

Με περαιτέρω μελέτη, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι οι κλάσεις ασβέστη προέκυψαν λόγω της χρήσης άσβεστου (οξειδίου του ασβεστίου) - της πιο δραστικής και επικίνδυνης, ξηρής μορφής ασβεστόλιθου - κατά την ανάμειξη του σκυροδέματος, αντί ή επιπλέον του σβησμένου ασβέστη.

Η πρόσθετη ανάλυση του σκυροδέματος έδειξε ότι οι ασβεστοκλάστες σχηματίστηκαν σε ακραίες θερμοκρασίες που αναμένονταν από τη χρήση ασβέστη και η «καυτή ανάμειξη» ήταν το κλειδί για την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος.

«Τα οφέλη της ζεστής ανάμειξης είναι διπλά», σημειώνει ο Masic σε δελτίο Τύπου. «Πρώτον, όταν το συνολικό σκυρόδεμα θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες, επιτρέπει χημείες που δεν είναι δυνατές εάν χρησιμοποιούσατε μόνο σβησμένο ασβέστη, παράγοντας ενώσεις που σχετίζονται με υψηλή θερμοκρασία που διαφορετικά δεν θα σχηματίζονταν. Δεύτερον, αυτή η αυξημένη θερμοκρασία μειώνει σημαντικά τη σκλήρυνση και την πήξη φορές αφού όλες οι αντιδράσεις επιταχύνονται, επιτρέποντας πολύ πιο γρήγορη κατασκευή».

Για να διερευνήσει εάν οι ασβεστοκλάστες ήταν υπεύθυνοι για την φαινομενική ικανότητα του ρωμαϊκού σκυροδέματος να επιδιορθώνεται, η ομάδα διεξήγαγε ένα πείραμα.

Έφτιαξαν δύο δείγματα σκυροδέματος, το ένα σύμφωνα με ρωμαϊκές συνθέσεις και το άλλο φτιαγμένο σύμφωνα με τα σύγχρονα πρότυπα, και τα έσπασαν επίτηδες. Μετά από δύο εβδομάδες, το νερό δεν μπορούσε να ρέει μέσα από το σκυρόδεμα που φτιάχτηκε με ρωμαϊκή συνταγή, ενώ περνούσε ακριβώς μέσα από το κομμάτι σκυροδέματος που φτιάχτηκε χωρίς άσβεστο.

Τα ευρήματά τους υποδηλώνουν ότι οι κλάστες ασβέστη μπορούν να διαλυθούν σε ρωγμές και να ανακρυσταλλωθούν μετά την έκθεση στο νερό, επουλώνοντας τις ρωγμές που δημιουργούνται από τις καιρικές συνθήκες πριν εξαπλωθούν. Οι ερευνητές είπαν ότι αυτό το δυναμικό αυτοθεραπείας θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για την παραγωγή πιο μακράς διαρκείας, και επομένως πιο βιώσιμο, σύγχρονο σκυρόδεμα. Μια τέτοια κίνηση θα μειώσει το αποτύπωμα άνθρακα του σκυροδέματος, το οποίο αντιπροσωπεύει έως και το 8% των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, σύμφωνα με τη μελέτη.

Για πολλά χρόνια, οι ερευνητές πίστευαν ότι η ηφαιστειακή τέφρα από την περιοχή Pozzuoli, στον κόλπο της Νάπολης, ήταν αυτό που έκανε το ρωμαϊκό σκυρόδεμα τόσο ισχυρό. Αυτό το είδος στάχτης μεταφέρθηκε σε όλη την τεράστια ρωμαϊκή αυτοκρατορία για να χρησιμοποιηθεί στις κατασκευές και περιγράφηκε ως βασικό συστατικό για το σκυρόδεμα σε μαρτυρίες από αρχιτέκτονες και ιστορικούς εκείνη την εποχή.

Ο Masic είπε ότι και τα δύο συστατικά είναι σημαντικά, αλλά ο ασβέστης αγνοήθηκε στο παρελθόν.

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science Advances.

(Με πληροφορίες του CNN)