Новое исследование руин римского города Помпеи посвящено не столько разрушительным последствиям извержения Везувия в 79 году нашей эры, сколько строительным проектам, предшествовавшим ему. Команда из Массачусетского технологического института (MIT) считает, что легендарный рецепт римского бетона может потребовать серьёзной исторической ревизии.
Римская архитектура и бетон
Когда мы думаем о древнеримской архитектуре, в первую очередь в голову приходят колонны и колизеи. Эти сооружения часто строились с использованием римского бетона — материала, который восходит к одному человеку по имени Витрувий. Инженеру I века до нашей эры приписывают авторство единственного сохранившегося архитектурного трактата античности — «De Architectura». Его рецепт бетона помогал строить некоторые из самых знаковых зданий империи.
Горячая смесь: новый взгляд
В 2023 году инженер MIT Адмир Масич и его коллеги опубликовали результаты исследования сохранившегося римского бетона. Они подтвердили, что композитный материал изготавливался путём смешивания фрагментов извести с вулканическим пеплом и другими сухими материалами. При добавлении воды эта смесь выделяла тепло на химическом уровне в процессе, известном как «горячее смешивание». Когда бетон застывал, в нём сохранялись частицы активной извести в виде крошечных камней, напоминающих гравий. Со временем, когда бетон неизбежно трескался, известь вновь растворялась и заполняла трещины, придавая материалу знаменитые свойства самовосстановления.
Однако выводы команды противоречили рецепту, предложенному Витрувием. Согласно «De architectura», для получения лучшего бетона сначала нужно сделать пасту из извести и воды, а затем смешать её с другими ингредиентами.
«С большим уважением к Витрувию было трудно предположить, что его описание может быть неточным», — сказал Масич. «Сочинения Витрувия сыграли решающую роль в пробуждении моего интереса к древнеримской архитектуре, и результаты моего исследования противоречат этим важным историческим текстам».
Тем не менее последующее исследование, опубликованное 9 декабря в журнале Nature Communications, подтверждает аргументы Масича, противоречащие Витрувию. Доказательства были найдены на древнем римском строительном объекте, сохранившемся в деталях благодаря извержению Везувия.
«Нам посчастливилось открыть эту капсулу времени на строительной площадке и найти кучи материала, готового для использования при строительстве стен», — сказал Масич. «В этой статье мы хотели чётко определить технологию и связать её с римским периодом 79 года нашей эры».
ДНК раскрывает новые истории о жертвах Помпеи
После извержения Везувия руины Помпеи стали пристанищем для выживших, странников и охотников за сокровищами. Археологические загадки Помпеи можно решить с помощью химии.
Вулканический секретный ингредиент
Изотопный анализ подтвердил, что рабочие в Помпеях использовали горячее смешивание при изготовлении бетона. Образцы с места раскопок содержали как фрагменты извести, описанные Масичем в 2023 году, так и сухие композитные материалы, необходимые для горячего смешивания.
«Эти результаты показали, что римляне готовили связующий материал, беря кальцинированный известняк (негашёную известь), измельчая его до определённого размера, смешивая в сухом виде с вулканическим пеплом, а затем, в конце концов, добавляя воду для создания цементирующей матрицы», — объяснил Масич.
Команда также пришла к выводу, что вулканические добавки (известные как пемза) были выбраны не только из-за их доступности. Химические наблюдения подтвердили, что частицы пемзы со временем вступали в реакцию с окружающим их пористым раствором. Результаты этой реакции — новые минеральные отложения, которые ещё больше укрепляли бетон.
Хотя строительным материалам более 2000 лет, они остаются актуальными как никогда. Сегодня инженеры часто пересматривают использование методов самовосстановления цемента в своих проектах.
«Это актуально, потому что римский цемент долговечен, он самовосстанавливается, и это динамическая система», — сказал Масич. «То, как поры в вулканических ингредиентах могут заполняться путём перекристаллизации, — это процесс мечты, который мы хотим воплотить в наших современных материалах. Нам нужны материалы, которые могут регенерировать себя».
Но что касается Витрувия, Масич пообещал, что последние открытия его команды не подорвут наследие архитектора. Хотя Витрувий мог просто неверно истолковать основной рецепт бетона своей эпохи, «De architectura» всё же описывает стратегию, которая сильно перекликается с методом горячего смешивания, замеченным в исследованиях авторов.
«Мы не хотим полностью копировать римский бетон сегодня, — сказал Масич. — Мы просто хотим перевести несколько предложений из этой книги знаний в наши современные строительные практики».