Вулкан вдъхновил римляните за най-здравия бетон

Американски изследователи са открили, че римският бетон – едно от най-здравите съединения в света, напомня на скалите, образуващи се в недрата на угаснал супервулкан в Италия.

Това наблюдение дава основание да се смята, че римляните са подражавали на природата, създавайки свой материал за запълване на пукнатините в носещите стени.

Римският бетон бил използван за строителството на такива паметници на архитектурата като Пантеона и Колизеума – тоест стени от него стоят вече две хилядолетия. Фактът, че този строителен материал е използван за строителството на акведукти и изкуствени пристанища по цялото Средиземноморие, свидетелстват, че той успешно е противостоял не само на времето, но и на влагата и вълните.

Професорът по геофизика Тициана Ванорио (Tiziana Vanorio) от Станфордския университет е изяснила, че не само хората, но и естествените геоложки процеси са създавали структури, подобни на римския бетон, в недрата на Флегрейските полета – голяма вулканична област северозападно от Неапол.

Каменни микроструктури, открити в тази местност, демонстрирали изключителна здравина и способност да издържат голямо натоварване без деформация.

Флегрейските полета са в центъра на голяма калдера – котловина на супервулкан, която е изпъстрена с пукнатини и кратери, появили се по времето на минали изригвания (последното датира от 1538 г.). В калдерата е разположен пристанищният град Поцуоли, който бил основан от гърците през 600 г. пр.н.е. Повечето италианци го знаят като родното място на кинозвездата Софи Лорен, но по времето на Римската империя той е бил един от най-големите търговски пристанища на Средиземно море.

От 1982 г. земята под Поцуоли започнала да се повдига със застрашителна скорост. В продължение на две години градът се повдигнал с почти два метра – такива показатели не са срещани преди в нито една точка по света.

Подземното подпухване се съпровождало с устойчива сеизмична активност, така че от Поцуоли били евакуирани около 40 000 души.

„По-рано сме наблюдавали подобни явления и в други калдери, като Йелоустоун или Лонг Вали в САЩ, но никога не са били толкова мащабни – разказва Ванорио. – Освен това, за да се предизвика земетресение, обикновено се изисква доста по-малко време. На територията на Флегрейските полета микроземетресенията се задържаха няколко месеца дори независимо от това, че земята беше деформирана силно.“

Учените решили да използват това явление, за да отговорят на стар въпрос: защо подземните калдери понасят деформацията без незабавно освобождаване на запасената енергия чрез образуване на разкъсвания и пукнатини. Ванорио и колегите ѝ анализирали каменни проби от пукнатините в калдерата преди повдигането на Поцуоли. Резултатите показали впечатляващо сходство със структурата на римския бетон.

„Римският бетон се е създавал чрез смесване на вар и поцолан, вулканична пепел от Флегрейските полета – обяснява професорът. – Подобно на тази техника, естественият процес във Флегрейските полета образува слой на дълбочина 975-1980 метра, който представлява влакнисто вещество.“

Пробите, взети от римски бетон, някога намирал се в порт Юлий (Portus Julius), а в настоящия момент – в залива Позуоли, демонстрирали същия състав, открит в твърдия каменен слой в калдерата на Флегрейските полета.

Ванорио подозира, че древните римски строители са стигнали до този значителен технологичен пробив, като проследили връзката между вулканичната пепел в Поцуоли и минералната вода, стичаща се през подземните скали.

Вулканична пепел от Поцуоли се използвала в строителството по цял свят, а технологията за изготвяне на римски бетон е получила широко разпространение.

Според Ванорио именно преплитащите се влакна в структурата помагат за създаването на камък с изключително свойства и висока здравина. Тя смята, че разбирането на физическите и фимическите условия на процесите, протичащи в калдерата, и възпроизвеждането им в лаборатория могат да вдъхновят създаването на екологично чисти и здрави композитни материали и методи за възстановяване на увредени сгради и паметници на архитектурата.

Научната статия на екипа на Ванорио е публикувана в сп. Science.