Сравнение римского и современного бетонов. Древнеримский цемент более прочный и экологически чище современного.
Анализ римского цемента, погруженного в течение 2000 лет в заливе Неаполя, показал, что он намного долговечнее и мене обременителен для окружающей среды по отношению к основным видам этого строительного материала, применяемым сегодня.
Слева древний цемент. Содержит известь (белое), пемза (желтое), лава (темные фрагменты) и другие вулканические материалы. Справа, материал под электронным микроскопом.+++
«Рецепт» успеха
Анализ, проведенный с помощью методов спектроскопии и дифракции рентгеновских лучей, показал, что из-за вулканических компонентов римский бетон не только был более прочным, но и требовал значительно меньше энергии для своего производства.
«Можно утверждать, что нынешний цемент не есть хорошо. Вместо этого, мы считаем его настолько хорошим, что используем его в объеме 19 миллиардов тонн в год. Проблема заключается в том, что во время производства портландцемента в атмосферу выбрасывается 7% углекислого газа всей мировой промышленности», говорит доктор Монтерио, возглавляющий эти исследования.
Современные вращающиеся печи для обжига сырья при производстве цемента.
Портландцемент является источником «клея» для большинства существующих бетонов. Он образуется при нагревании смеси известняка и глины до температуры в 1450 градусов по Цельсию. Нагревание известняка освобождает диоксид углерода, а также газы от сгорания самого ископаемого топлива, необходимого для нагревания смеси.
В противоположность этому древние римляне использовали смесь извести и вулканического материала. Известь получали из известняка в ходе нагревания его относительно низкой температурой 900 градусов, этот процесс требовал значительно меньше энергии по сравнению с нынешним.
Заливка древнеримского бетона.
В случае строительства подводных объектов, которые должны были противостоять коррозии в морской воде, римляне следовали довольно необычной тактике, как показали новые исследования: известь смешивали с вулканическим пеплом, и заливали в деревянные формы. Когда эти формы погружали в море, морская вода вызывала экзотермическую химическую реакцию, в которой в известь включены молекулы морской воды, вступающие в реакцию с золой, что помещало все ингредиенты цемента на места.
Анализ показал, что использовавшийся пепел, который содержал алюминий, создавал необычайно стабильную кристаллическую структуру в бетоне.
В настоящее время на рынке экологически чистых бетонов изготовляются смеси на основе вулканического пепла и золы угольных электростанций (летучая зола). Устойчивость этих бетонов в долгосрочной перспективе не может быть полностью оценена до окончания анализов римских бетонов, говорят исследователи.
Пока что доктор Монтейро предлагает частично заменить портландцемент и начать применять вулканический пепел «potsolan» (пуццолан), вулканические отложения которого в избытке присутствуют в Неаполитанском заливе рядом с приморским городом Пуцциоли.
«Potsolan важен для практического применения», говорит исследователь,- «Мы могли бы заменить 40% мирового потребления портландцемента. Источники Potsolan есть по всему миру. Саудовская Аравия, например, не имеет летучую золу, но за то у нее есть горы potsolan».
Анализ был опубликован в «Журнале Американского керамического общества» и «Американской Минералогии».
@темы:
история,
археология,
интересное