Ученые выяснили, как устроены неразрушимые кристаллы в римском бетоне

20 Июля 2017

МОСКВА, 20 июля Физики из Техаса выяснили, как устроены неразрушимые кристаллы внутри древнеримского цемента, дальнейшее изучение которых поможет ученым восстановить рецепт изготовления бетона и даже изменить его, говорится в статье, опубликованной в Scientific Reports.

Помимо изучения общей структуры этих кристаллов, мы также обнаружили, как они ведут себя при локализованной нагрузке, к примеру, при появлении нанотрещин и микроскопических вмятин. Если физические свойства кристаллов меняются после нанесения таких вмятин, то тогда их можно приспосабливать для работы в конкретных условиях, рассказывает Рузбех Шахсавари (Rouzbeh Shahsavari) из университета Райса в Хьюстоне (США).

Древний Рим, как часто его критикуют многие искусствоведы и историки науки, не оставил за собой столь же богатое культурное наследие, как Древняя Греция, но зато античные римляне преуспели в двух реальных дисциплинах – в правоведении, а также в архитектуре и строительстве. Древнеримские дороги, водопроводы, Пантеон и другие соборы и архитектурные сооружения простояли многие тысячи лет и используются до сих пор.

Главным ноу-хау и чудом древнеримской строительной индустрии был цемент, opus caementicium – прародитель современного бетона, из которого сложены многие акведуки, Колизей, портовые причалы, стены домов и других построек в Риме и других частях бывшего Pax Romana. В отличие от современного бетона, сложенного из цемента и щебня, его древнеримский тезка был заметно прочнее и не разлаживался через несколько десятков лет после попадания воду.

Недавно химики из США выяснили, что ключевым ингредиентом этого стройматериала была морская има, заставлявшая пепел, известь и другие компоненты цемента вступать в сложные химические реакции, порождавшие кристаллы тоберморита – сверхпрочного минерала, придающего древнеримскому цементу его удивительную прочность.

Шахсавари и его коллега Лей Тао (Lei Tao) выяснили, что тоберморит обладает невероятно высокой механической надежностью благодаря необычной слоистой структуре, помогающей ему выдерживать нагрузки и становиться еще прочнее при сжатии, создав компьютерную модель этих кристаллов.

Эти расчеты показали, что тоберморит, по своей задачи, является сложнейшим наноматериалом, состоящим из множества отдельных слоев молекул с разными свойствами, уложенных в своеобразные пирамиды. По-отдельности, каждый слой таковских пирамид обладает достаточно скромной надежностью, однако их комбинация располагает кардинально иными механическими свойствами.

К брать себе в примеру, если взять кристалл тоберморита и сжать его, то тогда часть слоев внутри него соединится друг с другом и он станет намного прочнее, чем раньше, так как слабые водородные связи, склеивающие слои, будут заменены на прочные ковалентные связи.

Это необычное свойство тоберморита, как считают ученые, можно использовать для улучшения свойств современных марок цемента и для воссоздания его древнеримского родоначальника со всеми его необычными качествами. Кроме того, подобную структуру могут иметь другие нормальные минералы, потенциально способные рожать пользу человеку в быту и в промышленности.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Ученые выяснили, как устроены неразрушимые кристаллы в римском бетоне

комментарии (0)

Другие интересные новости

Новые женщины: в Музее Москвы открылась главная выставка года