Разкопките на работилница, открита в Помпей преди близо 2000 години, помогнаха на археолозите да научат повече за римските строителни технологии, включително как е бил произвеждан римският бетон и тайната на неговата издръжливост.

Град Помпей, погребан под разтопената пепел на Везувий през 79 г. сл. Хр., е служил на археолозите в продължение на векове като безценен прозорец към ежедневието на Римската империя. Първоначално градът е бил погребан под утайка от пемза, след което е бил затрупан от бързо движещи се, горещи пирокластични потоци, които са заровили и „циментирали“ улиците, къщите и предметите от бита. Това е позволило Помпей да бъде запазен в същото състояние, в което е бил, когато жителите са избягали от изригването.

Разкопките са възобновени едва през 2023 г., когато международен екип от археолози, воден от Адмир Масич от Масачузетския технологичен институт в САЩ, организира нова голяма експедиция. Специалистите нямали представа, че под земята ще открият не просто поредната структура, а пълноценна бетонна фабрика, датираща от първи век.

Масич и колегите му открили строителна работилница, където работници приготвяли бетонни смеси. Аш бил покрил помещението с килим по време на работата, така че всички материали, инструменти и дори стенните бележки с работни графици и изчисления на необходимите материали били добре запазени.

/naked-science

Методът е бил следният: сухата негасена вар се смесва с всички останали сухи съставки - вулканична пепел или пуцоланови добавки. Едва след това към тази суха смес се добавя вода.

Когато водата влезе в контакт с негасена вар, протича бурна химическа реакция, освобождаваща топлина. Тази реакция значително нагрява част от сместа, хидратира я и след това, чрез последващо втвърдяване, образува плътна, скалиста структура - бетон.

Масич обясни, че негасената вар е основата на трайния конструкционен бетон. Използва се предимно за довършителни мазилки и строителни разтвори, където пластичността и гладкостта на повърхността са важни.

Едно от основните предимства на метода на горещо смесване е образуването на специални включвания – т. нар. класти – във втвърдения бетон. Тези малки фрагменти от негасена вар, които не са реагирали напълно с водата, остават в бетона като резервоари на активен калций.

Учените взели парчета бетон директно от работилницата в Помпей и ги изследвали под микроскоп. Те изследвали варовикови класти в контакт със зърна вулканична пепел.

Анализът на пробите разкри, че около зърната вулканична пепел с течение на времето са протичали продължителни реакции на минерализация: калцият е мигрирал в порите и се е трансформирал в кристали калциев карбонат, укрепвайки структурата. По същество самият бетон е „създал“ нов здрав материал в увредените си зони. Това потвърждава самовъзстановяващите се свойства на сместа.

Инструментите и суровините помогнаха за реконструкцията на пълния работен цикъл на римските строители: подготовка на компоненти, обработка на вар, раздробяване на агрегати и последователно смесване на компоненти.

Според Масич, ако един съвременен бетонов работник посети работилница в Помпей, той веднага би разбрал процеса и би могъл да се захване за работа. Химическите принципи остават същите; основната разлика се състои във внимателния подбор и подготовка на компонентите и реда, в който се комбинират, което е придало на римския бетон повишената му здравина и издръжливост.

По-специално, учените открили зидарски инструменти, купчини вулканичен пясък, фрагменти от рециклирани керемиди и, най-важното, спретнати купчини бял прах - негасена вар. Подобен шанс да се изучат римските технологии в оригиналното им състояние е изключително рядък.

Работилницата предостави възможност да се разбере технология, която дори най-добрите лаборатории в света не успяха да реконструират напълно. Откритието разкри, че римляните са произвеждали бетон по различен начин от описания в древните текстове.

В тези текстове авторите твърдят, че строителите са използвали гасена вар — калциев хидроксид — за направата на бетон. Според записите, строителният материал е бил получен по следния начин: римляните са вземали вар, добавяли вода, изчаквали реакцията и след това смесвали тази гасена вар с вулканична пепел и другите компоненти на бетона.

Химичният анализ на сухите смеси от помпейската работилница обаче доказал друго. Древните строители използвали метод, наречен горещо смесване, с помощта на негасена вар - калциев оксид.