ماده عجیب رومی که امتحانش را پس داده است!

تینا مزدکی_ رومیان باستان سازندگان و مهندسان چیره دستی بودند که شاید قنات هایی که هنوز در حال کار هستند نشان دهنده شگفتی هایشان باشد. این شگفتی های معماری بر اساس یک مصالح ساختمانی منحصر به فرد است: بتن پوزولانی، ماده ای فوق العاده بادوام که به سازه های رومی استحکام باورنکردنی آنها را بخشیده است. یکی از سازه های آنها، پانتئون، هنوز دست نخورده باقی مانده است و تقریباً 2000 سال قدمت دارد. همچنین رکورد بزرگترین گنبد بتنی جهان را در اختیار دارد.

خواص این بتن به طور کلی به ترکیبات آن نسبت داده می شود: پوزولانا، مخلوطی از خاکستر آتشفشانی که به نام شهر ایتالیایی Pozzuoli، جایی که رسوبات قابل توجهی از آن وجود دارد، و آهک. هنگامی که این دو ماده با آب مخلوط می شوند، می توانند واکنش نشان دهند و بتن قوی ایجاد کنند.

اما این، همانطور که معلوم است، تمام ماجرا نیست. یک تیم بین المللی از محققان به رهبری موسسه فناوری ماساچوست (MIT) دریافتند که نه تنها مواد کمی متفاوت از آنچه ما فکر می کردیم، بلکه تکنیک های مورد استفاده برای مخلوط کردن آنها نیز متفاوت است.

به خواندن ادامه دهید:

ماسیچ در بیانیه ای در ژانویه 2023 گفت: «این تصور که وجود سنگ آهک صرفاً به دلیل کنترل کیفیت ضعیف است، همیشه مرا آزار می داد.

Masic و یک تیم تحقیقاتی به رهبری لیندا سیمور، مهندس عمران در موسسه فناوری ماساچوست، نمونه‌های 2000 ساله بتن رومی را از یک سایت باستان‌شناسی در Priverno، ایتالیا به دقت بررسی کردند. برای به دست آوردن درک بهتر از اجزای آهکی این بتن، محققان از میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف‌سنجی پراش انرژی اشعه ایکس، پراش پودر و تصویربرداری کانفوکال رامان استفاده کردند.

خمیری با واکنش پذیری و اشتعال پذیری پایین تر از مخلوط کردن آهک زنده با آب به دست می آید: آهک خشک شده یا هیدروکسید کلسیم. طبق یک نظریه رایج، رومی ها آهک را با پوزولان مخلوط می کردند.

بر اساس تجزیه و تحلیل محققان، قطعات آهک موجود در نمونه های آنها با روش اتخاذ شده سازگاری ندارد. در عوض، بتن رومی احتمالاً از اختلاط مستقیم آهک زنده با پوزولانا و آب در دماهای بسیار بالا، به تنهایی یا با آهک خرد شده ساخته شده است. محققان به این فرآیند که منجر به تشکیل تکه‌های آهک می‌شود، «اختلاط داغ» می‌گویند.

ماسیچ گفت: «میکس های داغ دو مزیت دارند. اولاً، اگر بتن بیش از حد داغ شود، واکنش‌های شیمیایی رخ می‌دهد که با استفاده از آهک خشک شده امکان‌پذیر نخواهد بود، و ترکیبات مرتبط با دماهای بالا را ایجاد می‌کند که در غیر این صورت ایجاد می‌شوند. به طور قابل توجهی، زیرا همه واکنش‌ها تسریع می‌شوند، که امکان ساخت سریع‌تر را فراهم می‌کند.» و یک مزیت دیگر: سنگ‌های آهک دارای خواص درمانی هستند و این مهم است.

هنگامی که ترک ها در بتن ایجاد می شوند، تمایل به مهاجرت به سمت لایه های سنگ آهک دارند که سطح بیشتری نسبت به سایر ذرات ماتریس دارند. هنگامی که آب وارد شکاف می شود، با آهک واکنش می دهد و محلولی غنی از کلسیم تشکیل می دهد که به کربنات کلسیم سخت خشک می شود، ترک را دوباره می پوشاند و از انتشار بیشتر جلوگیری می کند. آهسته. تدریجی

این پدیده در بتن مقبره 2000 ساله دیگری به نام “Caecilia Metella” مشاهده شده است که در آن ترک های بتن با کلسیت پر شده است. این همچنین می تواند توضیح دهد که چرا بتن دیوارهای رومی ساخته شده در 2000 سال پیش با وجود تخریب شدن توسط اقیانوس، برای هزاران سال دست نخورده باقی مانده است.

بنابراین این تیم یافته های خود را با ساخت بتن پوزولانا با استفاده از دستور العمل های قدیمی و مدرن با استفاده از آهک زنده آزمایش کردند. همچنین بتن بدون آهک زنده ساختند و آزمایش ترک انجام دادند. در واقع بتن آهک زنده ترک خورده در عرض دو هفته به طور کامل ترمیم شد، اما بتن شاهد ترک خورده باقی ماند.

این تیم در حال حاضر روی تجاری سازی بتن خود به عنوان جایگزینی سازگار با محیط زیست برای بتن فعلی کار می کند. Masic می گوید: «فکر کردن در مورد اینکه چگونه این فرمولاسیون های بتن با دوام تر می توانند عمر مفید این مواد را افزایش دهند هیجان انگیز است، اما همچنین هیجان انگیز است که چگونه این روش می تواند دوام فرمولاسیون های چاپ شده سه بعدی را نیز بهبود بخشد.

منبع:هشدار علمی

۲۲۷۳۲۳