تینا مزدکی_ رومیان باستان سازندگان و مهندسان چیره دستی بودند که معجزه آنها شاید توسط قنات‌هایی که هنوز کارکرد دارند نشان داده می‌شود؛ این شگفتی‌های معماری بر ماده ساختمانی منحصربه‌فردی متکی هستند:«بتن پوزولانی»، ماده‌ای با دوام فوق‌العاده که به سازه‌های رومی استحکام باورنکردنی آنها را بخشیده است. حتی امروزه، یکی از سازه‌های آنها، پانتئون، هنوز دست نخورده‌است و نزدیک به ۲۰۰۰ سال قدمت دارد، رکورد بزرگترین گنبد بتن جهان را نیز در اختیار دارد.
خواص این بتن به طور کلی به مواد تشکیل دهنده آن نسبت داده می‌شود: پوزولانا، مخلوطی از خاکستر آتشفشانی، که نام آن از شهر ایتالیایی «Pozzuoli»، جایی که ذخایر قابل توجهی از آن یافت می‌شود، و آهک گرفته شده‌است. هنگامی که این دو ماده با آب مخلوط می‌شوند، می‌توانند برای تولید بتن قوی واکنش نشان دهند.
اما این، همانطور که مشخص است، تمام ماجرا نیست. یک تیم بین المللی از محققان به رهبری موسسه فناوری ماساچوست «MIT» دریافتند که نه تنها مواد کمی متفاوت تر از آن چیزی است که ما فکر می کردیم، بلکه تکنیک های استفاده شده برای مخلوط کردن آنها نیز متفاوت است.
بیشتر بخوانید:
«Masic» در بیانیه ای در ژانویه ۲۰۲۳ گفت: «این ایده که وجود سنگ های آهکی صرفاً به کنترل کیفیت پایین نسبت داده می شود، همیشه مرا آزار می داد.»
«Masic» و تیم پژوهشی به رهبری«Linda simour»، مهندس عمران از موسسه فناوری ماساچوست نمونه‌های دو هزار ساله بتن رومی را از محوطه باستان‌شناسی در پریورنو ایتالیا به دقت مورد مطالعه قرار دادند. پژوهشگران از میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف‌سنجی پراش انرژی پرتو ایکس، پراش پودر و تصویربرداری رامان کانفوکال استفاده کردند تا درک بهتری از اجزای آهکی این بتن به دست آورند.
خمیری با واکنش‌پذیری و سوزآوری کمتر حاصل مخلوط کردن آهک زنده با آب است: آهک آبدیده یا کلسیم هیدروکسید؛ طبق تئوری رایج، رومیان آهک آبدیده را با پوزولان ترکیب می‌کردند.
براساس تجزیه‌وتحلیل پژوهشگران، تکه‌های آهک موجود در نمونه‌های آنها با روش فرضی سازگار نیست. درعوض، بتن رومی‌ها احتمالا با مخلوط کردن آهک زنده به‌طور مستقیم با پوزولان و آب در دمای بسیار بالا، به‌تنهایی یا به اضافه آهک آبدیده تولید شده است. پژوهشگران این فرایند را «اختلاط داغ» می‌خوانند که به تشکیل تکه‌های آهک منجر می‌شود.
«Masic» گفت: فواید «اختلاط داغ» دوچندان است، اول اینکه وقتی بتن خیلی داغ می‌شود، امکان واکنش‌های شیمیایی فراهم می‌شود که اگر فقط از آهک آبدیده استفاده کنید، امکان‌پذیر نیست و ترکیبات مرتبط با دمای بالا را تولید می‌کند که در غیراین‌صورت تشکیل نمی‌شوند. دوم، دمای بالا به میزان قابل‌توجهی زمان عمل‌آوری و گیرش را کاهش می‌دهد، زیرا تمام واکنش‌ها تسریع می‌شوند و امکان ساخت‌وساز سریع‌تر فراهم می‌شود.» و یک فایده دیگر، سنگ های آهکی، خواص ترمیم خود را دارند و این قابل توجه است.
هنگامی که ترک‌ها در بتن ایجاد می‌شوند، ترجیحاً به سمت لایه‌های آهکی می‌روند که سطح بالاتری نسبت به سایر ذرات ماتریس دارند. هنگامی که آب وارد شکاف می شود، با آهک واکنش نشان می دهد و محلولی غنی از کلسیم تشکیل می دهد که خشک می شود و به صورت کربنات کلسیم سخت در می آید ، ترک را دوباره به هم می چسباند و از گسترش بیشتر آن جلوگیری می کند.
این پدیده در بتنی از سایت ۲۰۰۰ ساله دیگری به نام مقبره «Caecilia Metella» مشاهده شده است که در آن شکاف های بتن با کلسیت پر شده است. همچنین می‌تواند مشخص کند که چرا بتن رومی از دیواره‌های ساخته شده در ۲۰۰۰ سال پیش، علی‌رغم ضربات اقیانوس، برای هزاران سال دست نخورده باقی مانده است.
بنابراین، تیم یافته‌های خود را با ساخت بتن پوزولانی از دستور العمل‌های قدیمی و مدرن با استفاده از آهک زنده آزمایش کردند. آنها همچنین یک بتن بدون آهک زنده ساختند و آزمایش ترک انجام دادند. مطمئناً بتن آهک زنده ترک خورده در عرض دو هفته به طور کامل ترمیم شد، اما بتن شاهد، ترک خورده ماند.
این تیم اکنون در حال کار بر روی تجاری سازی بتن خود به عنوان جایگزینی سازگار با محیط زیست برای بتن های فعلی است. «Masic» گفت: «فکر کردن دراین‌باره هیجان‌انگیز است که چگونه این فرمولاسیون‌های بتن بادوام‌تر می‌تواند عمر مفید این مواد را افزایش دهد، اما موضوع هیجان انگیز دیگر این است که این روش چگونه می‌تواند دوام فرمولاسیون‌های چاپ سه‌بعدی را نیز بهبود ببخشد.»
منبع:SCIENCE ALERT
۲۲۷۳۲۳