Рентгеновская дифракция объяснила удивительное качество бетона в Древнем Риме.
Сотрудники Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли используя дифракцию рентгеновских лучей объяснили удивительную прочность римского бетона образованием в нем кристаллов штретлингита. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, кратко о нем можно прочитать на сайте лаборатории.
Чтобы зафиксировать различия в структуре бетона на микроуровне, иследователи использовали источник высокоэнергетичного рентгеновского излучения ALS, который установлен в Лабораториях Беркли. В качестве образцов были выбраны фрагменты материала стен рынков Трояна, построенных в 110 году нашей эры. Кроме того, ученые создали реплику римского бетона из вулканического пепла и извести и наблюдали за ее застыванием в течение 180 дней.
Фрагмент римского бетона с рынка Траяна. Видны крупные и мелкие включения: кирпичи и туф.
Оказалось, что микроструктура римского бетона, в отличие от стандартного в наше время портланд-цемента, стабилизируется кристаллами минерала шретлингита (Ca2Al(Si,Al)2O2(OH)10*2.25H2O). Его чешуйчатые кристаллы вырастают в так называемых зонах интерфейса — областях контакта между включениями. В портланд-цементе такие области обычно становятся источниками и местами распространения трещин. В римском цементе штретлингит ингибирует этот процесс.
Фрагмент купола Пантеона. Для облегчения конструкции и улучшения акустики здания Апполодор Дамасский в верхней части купола использовал в качестве наполнителей бетона стеклянные сосуды.
Римляне начали использовать бетон еще в республиканские времена, во втором веке до нашей эры. Основой строительного раствора были вода, известь и вулканический пепел, пуццолан, который доставляли из окрестностей Везувия. Техническое новшество во многом определило генеральное направление развития римской архитектуры: бетон позволил возводить прочные арки, пережившие нашествия варваров, и купола, размах которых удалось превзойти только архитекторам Возрождения.
