گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
راز استحکام بتن روم باستان که این سازههای دوهزار ساله را همچنان پابرجا نگه داشته است، اکنون با کشف نقش واکنشهای شیمیایی با دیاکسید کربن هوا فاش شده است.
سازههای دوران روم باستان مانند پانتئون، پس از دو هزار سال همچنان در شرایطی فوقالعاده قرار دارند که بسیاری از بناهای همعصر آنها به مخروبه تبدیل شدهاند.
محققان مدتها بود که میدانستند سیمان رومی با گذشت زمان قویتر میشود، اما تحقیقات قبلی در علم باستان شناسی بیشتر بر نقش خاکستر آتشفشانی (پوزولان) و آهک تأکید داشتند.
اکنون، مطالعهای جدید نشان میدهد که یک فرآیند شیمیایی دیگر به نام کربناتاسیون نیز نقشی حیاتی در این استحکام بینظیر ایفا میکند.
کشف کربناتاسیون: راز دوام بتن روم باستان
در گذشته، استحکام چشمگیر بتن روم باستان عمدتاً به واکنش بین خاکستر آتشفشانی (پوزولان) و آهک نسبت داده میشد که کانیهای بسیار مقاوم ایجاد میکرد.
با این حال، گروهی از دانشمندان به سرپرستی پائولو مونتهیرو از دانشگاه کالیفرنیا برکلی و شیائوهونگ ژو از دانشگاه فناوری پکن، بخش دیگری از این پازل را کشف کردهاند.
- ۱۴ مونولیت عظیم از جهان باستان؛ سازههای عظیم نیاکان، رازهای پنهان و ارتباط آنها با کیهان
- نگاهی به دقیقترین سازههای سنگی جهان در تمدنهای باستانی
- قدیمیتر از اهرام مصر؛ سازههای سنگی مستطیلی در عربستان راز قربانیهای خونین را فاش کردند
آنها دریافتند که واکنش تدریجی دیاکسید کربن موجود در هوا با آهک باقیمانده در بتن، باعث تولید کلسیت میشود؛ همان کانی که در سنگ آهک یافت میشود.
این تیم برای مطالعه، تکهای بتن از توالت عمومی دوهزار ساله ویلای هادریان در تیوولی ایتالیا را که در قرن دوم میلادی ساخته شده بود، استخراج و با استفاده از تکنیکهای تصویربرداری با وضوح بالا بررسی کردند. یافتههای این پژوهش در نشریه Science Advances منتشر شده است.
پژوهشگران با تجزیه و تحلیل سهبعدی نمونه، مشاهده کردند که کلسیت در منافذ و ترکهای کوچک بتن متبلور شده و آن را چگالتر میکند.
این فرآیند بهتدریج ضعفهایی را که میتوانستند با گذشت زمان گسترش یابند، مسدود کرده و به نوعی باعث ترمیم خودبهخودی بتن میشود.
- راز خطوط لی: همترازی شگفتانگیز سازههای باستانی از اهرام تا وایکینگها
- آیا هرم بوسنی یک ماشین تولید انرژی باستانی است؟ ۵ ویژگی که باور نمیکنید
این کشف نشان میدهد که کلسیت نقش مهم و ناگفتهای در طول عمر باورنکردنی بتن رومی ایفا کرده است، نه اینکه جایگزین سهم شناخته شده واکنش پوزولانی شود، بلکه در کنار آن عمل میکند.
پائولو مونتهیرو میگوید: «در حالی که واکنش پوزولانی از اهمیت اساسی برخوردار است، یافتههای ما نشان میدهد که کربناتاسیون در یک دوره طولانی نیز دوام بتن را افزایش داده و به آن کمک میکند تا با کهولت سن، ترکها را خودبهخود ترمیم کند.»
کاربردهای جدید برای بتنهای پایدارتر
درک نحوه بلورینگی کربنات کلسیم و نقش آن در پایداری طولانیمدت بتن میتواند بینشهای جدیدی را در تکامل کانیشناسی و کربناتاسیون طبیعی چسبانندههای پایه آهک فراهم کند.
این یافتهها به دانشمندان کمک میکند تا بتنهایی با عمر طولانیتر و تولید کربن کمتر طراحی کنند. اگرچه سازههای روم باستان، از پانتئون باشکوه گرفته تا توالتهای عمومی ویلای هادریان، نمونههایی شگفتانگیز از بتنهای پایدار برای هزارهها هستند، اما این بدان معنا نیست که میتوانیم دقیقاً مانند رومیان بسازیم.
- بزرگترین ستون های سنگی به جا مانده از دنیای باستان
- کشف راز عمر طولانی سازه های روم ؛ بتن دو هزار ساله، بهتر از نمونه های امروزی!
- 11 بنای تاریخی مرموز که احتمالا موجودات فرازمینی در آن دخیل بودند
ساختمانهای مدرن الزامات بسیار بیشتری از مواد خود دارند و بتن مسلح با چالشهایی روبروست که مهندسان رومی هرگز با آن دستوپنجه نرم نکردهاند: خوردگی میلگردهای فولادی جاسازی شده در آن.اما این یافتههای جدید میتوانند به محققان در طراحی بتنهای بادوامتر و پایدارتر برای آینده کمک کنند.
مونتهیرو ابراز امیدواری میکند که با گشودن رازهای رومی برای افزایش دوام بتن، بتوانیم روزی به توسعه زیرساختهای مدرن و پایدار دست یابیم.