„79 m. po Kr. įvykęs Vezuvijaus išsiveržimas, palaidojęs Pompėją po vulkaniniais pelenais, pemza ir lapiliais, sunaikino jau ir taip sunkiai besiverčiantį miestą. Septyniolika metų anksčiau, 62 m. vasario 5 d., jį sukrėtė galingas žemės drebėjimas. Rekonstrukcija užsitęsė, lėšų iš Romos trūko, daugelyje namų vyko restauravimo ir renovacijos darbai. Filosofas Seneka šeštojoje savo *Naturales Quaestiones* knygoje aptarė žemės drebėjimą ir jo pasekmes, įskaitant psichologinį poveikį („visuotinis siaubas“). Jis stichinę nelaimę laikė pavyzdžiu, rodančiu, kad jokia vieta negarantuoja saugumo: „Ši nelaimė neišvengiama.“ Jis nesulaukė Pompėjos sunaikinimo.
Nepaisant daugybės statybviečių, išlikusių įrodymų yra nedaug. Būdamos laikinomis patalpomis, joms ilgą laiką buvo skiriama mažai dėmesio; įrankiai ir žaliavos retai išliko, o dauguma vietų yra fragmentiškos, jose yra tik pavienės kalkių krosnys, gesinimo duobės ar griuvėsių sluoksniai. Sandėliavimo vietos buvo retai identifikuojamos ir dar rečiau dokumentuojamos. Žinios apie senovės statybos technologijas daugiausia kyla iš rašytinių šaltinių – visų pirma Vitruvijus, kuris aprašo romėnų statybines medžiagas, jų savybes ir panaudojimą antrojoje iš savo *Dešimties knygų apie architektūrą*.
2023 m. pradžioje Pompėjos archeologiniame parke buvo aptiktas atradimas, suteikiantis naujų, gilesnių įžvalgų apie romėnų statybos technikas. 1-ojoje Domus rūmuose, 10-ojoje saloje, Regio IX regione, buvo atrasta aktyvi senovinė statybvietė; įšaldyta laiko kapsulėje, ji buvo beveik idealiai išsilaikiusi. Išsami vietovės mikrostruktūrinė ir cheminė analizė, paskelbta žurnale *Nature Communications* (Nr. 16, 2025 m.), taip tiksliai dokumentuoja romėnų betono gamybos procesą, kad sprendžiama sena tyrimų mįslė: kaip romėnai sugebėjo pastatyti didelius, drąsiai suprojektuotus, sudėtingų formų statinius – tokius patvarius, kad išliko iki šių dienų ir netgi sustiprėjo laikui bėgant? Pavyzdžiai: tiltai, akvedukai, uostai, teatrai, terminės pirtys ir šventyklos, tokios kaip Panteonas, kurį kerta 43 metrų skersmens nesutvirtintas kupolas su apskrita anga centre.
Krūvos Dviejuose didžiausiuose, priešais esančiuose *domus* kambariuose buvo rastos iš anksto sumaišytos žaliavos. Atriumo medžiaga buvo sudaryta iš kalkių ir smulkių bei stambių užpildų; *tablinum* mišinyje buvo mažo tankio negesintų kalkių granulių, kurios buvo sausai sumaišytos su pucolanu (vulkaniniais pelenais) ir laikomos neatidėliotinam naudojimui. Gretimame kambaryje sienų skiedinys rodė remonto požymius, o pertvara, regis, buvo statoma; koridoriuje ir kieme gulėjo sudaužytos, kalkėmis padengtos amforos. Atriume buvo netoliese rasta tufo blokelių apdirbimo vieta, o kitame kambaryje buvo sukrautos plokščių ir įgaubtų stogo čerpių krūvos (po tris eiles kiekvienos) ir kampinis latakas, visi su pakartotinio naudojimo požymiais. Taip pat buvo rasta švino svarmenų, geležinių įrankių, geležinių ir bronzinių svambalų bei sienų žymėjimų, rodančių skaičius ir simbolių sekas.
Kitame kambaryje buvo rasti įrankiai ir matavimo prietaisai, rodantys tikslius statybos metodus, pavyzdžiui, kirvis ir mažas kaltas su ašmenimis, išdėstytais stačiu kampu vienas į kitą. Objektų ir medžiagų įvairovė, įskaitant lavos akmenį, čerpes ir keramikos fragmentus, rodo, kad Statybvietė buvo gerai įrengta ir organizuota, kad būtų galima efektyviai ir nuolat vykdyti statybas. Radinių tankis ir išdėstymas yra precedento neturintis: jau pastatytos sienos, pusiau apdailintos sienos ir gretimos neapdorotų žaliavų krūvos yra viena šalia kitos, todėl visą statybos procesą galima atsekti žingsnis po žingsnio.
Masačusetso technologijos instituto (MIT) medžiagų mokslininko Admiro Masicaus vadovaujama tyrimų komanda, bendradarbiaudama su Pompėjos ir Sanijo universiteto archeologais, remiasi ankstesniais Privernumo (miesto į pietryčius nuo Romos, apgyvendinto nuo II a. pr. Kr.) miesto sienų tyrimais, kuriuos atliko Masicas ir jo kolegė MIT Linda M. Seymour ir paskelbė žurnale *Science Advances* (Nr. 9, 2023). Jų išvados rodo hipotezę, kad romėnai naudojo karšto maišymo metodus, kad pagamintų atsparų, patvarų betoną. Mokslininkai bandė pakartoti šį procesą laboratorijoje: „Įkvėpti šių atradimų, sukūrėme modernų, romėnų įkvėptą cemento mišinį, naudodami karšto maišymo procesą, ir sugebėjome parodyti efektyvų iki 0,5 milimetro dydžio įtrūkimų savaiminį gijimą.“ pločio.“
Tačiau būtent išskirtinai gerai išsilaikiusi Pompėjos statybvietė pateikia galutinį įrodymą: negesintos kalkės nebuvo maišomos su vandeniu, kad būtų pagamintos gesintos kalkės; jos buvo tiesiogiai sujungtos su pucolaniniais ingredientais ir vandeniu.
sukėlė egzoterminę reakciją, dėl kurios skiedinio mišinio temperatūra pakilo iki daugiau nei 200 laipsnių Celsijaus, prieš jam greitai atvėsant. Dėl šio „karšto maišymo“ proceso skiedinio matricoje susidaro milimetro dydžio, ryškiai balti kalkių intarpai, vadinami „kalkių skeveldromis“. Šie skeveldros išlaiko reaktyvią, kalciu turtingą šerdį, kuri, kontaktuodama su vandeniu, lėtai ištirpsta ir vėl kristalizuojasi įtrūkimuose bei porose, užpildydama juos. Betonas ne tik sukietėja, bet ir laikui bėgant gerėja, įgydamas tokį patvarumą, kad gali tarnauti tūkstantmečius. Tai pasakytina nepriklausomai nuo to, ar žala atsiranda praėjus keleriems metams po statybos, ar po šimtmečių: kol kalkių skeveldros lieka nepažeistos, išlieka ir savaiminio atsistatymo galimybės.
Antroje iš savo „Dešimties knygų“ Vitruvijus rašo, kad romėnai maišė kalkes ir vandenį, kad pagamintų skiedinį, prieš pridėdami kitų ingredientų. Tai, kad jo tyrimų rezultatai skyrėsi nuo šio pasakojimo, Masicą iškėlė dilemą: „Kadangi labai gerbiu Vitruvijų, man buvo sunku teigti, kad jo aprašymas gali būti netikslus.“ Tačiau Masicas spėja, kad Vitruvijus galėjo būti „neteisingai interpretuotas“ arba aprašė ankstesnį metodą. Juk jo paminėjimas apie maišymo proceso metu susidariusią šilumą gali būti karšto maišymo požymis.
Karšto maišymo procesas paaiškina išskirtinę *opus caementicium* – helenistiniuose Rytuose išrastos ir romėnų ištobulintos medžiagos – kokybę. „Ši medžiaga, – aiškina Masicas, – gali pati atsistatyti per tūkstantmečius; ji yra reaktyvi ir labai dinamiška. Ji atlaikė žemės drebėjimus ir ugnikalnių išsiveržimus. Ji išliko po jūros lygiu ir išliko po gamtos stichijų degradacija.“ Išskirtinės jos savybės praplečia mūsų supratimą apie romėnų inžineriją – apimančią statybviečių valdymą ir projektų kontrolę – ir nustato naujus paveldo saugomų restauracijų standartus, kuriuos galima tiksliau suderinti su originaliomis technikomis. Svarbiausia, kad jos didesnis patvarumas, palyginti su šiuolaikiniais analogais, meta iššūkį statybų pramonei, kurios energiją vartojanti cemento gamyba sudaro iki aštuonių procentų pasaulinių CO2 emisijų, – kurti ir tiekti į rinką ekologiškus betonus, įkvėptus senovės praktikos.
Admiras Masicas, beveik dešimtmetį tyrinėjęs romėnų betoną, mato tai kaip raktą. Statybinių medžiagų ekspertas įkūrė Kembridže ir Milane įsikūrusią įmonę DMAT, siekdamas transformuoti statybų pramonę pasitelkdamas pažangias technologijas ir sprendimus: „Tai, kaip šias vulkaninių komponentų poras galima užpildyti rekristalizacijos būdu, yra svajonių procesas, kurį norime atkartoti kurdami šiuolaikines medžiagas. Norime medžiagų, kurios atsinaujintų.“ Istorinės žinios turi potencialo ateičiai; archeologija pasirodo esanti pažangos varomoji jėga.“ [1]
Išvada:
Senovės romėnai betoną, žinomą kaip opus caementicium, gamino sumaišydami vulkaninius pelenus, kalkes, uolienų užpildus ir minimalų vandens kiekį.
Pagrindiniai ingredientai
• Pozzolana: smulkūs vulkaniniai pelenai, randami netoli Neapolio, kuriuose yra silicio dioksido ir aliuminio oksido. Silicio dioksidas arba silicio dioksidas (SiO₂) yra įprastas cheminis junginys, sudarytas iš silicio ir deguonies. Jis yra pagrindinis smėlio ir kvarco komponentas ir sudaro didelę Žemės plutos dalį. Aliuminio oksidas (Al₂O₃) yra kietas, baltas aliuminio ir deguonies cheminis junginys, daugiausia naudojamas aliuminio metalui ir pažangiai keramikai gaminti.
• Kalkės: konkrečiai negesintos kalkės (kalcio oksidas), naudojamos tradicinėje karšto maišymo technikoje.
• Užpildas: uolienų gabalai, sudaužytos keraminės plytelės arba vulkaninės plytos.
• Vanduo: jo kiekis minimalus, kad susidarytų tirštas, į glaistą panašus mišinys.
Maišymo procesas
• Sausas mišinys: statybininkai sumaišė sausas negesintas kalkes ir vulkaninius pelenus prieš įpildami bet kokius skysčius.
• Karštas maišymas: į sausą mišinį įpylus vandens, įvyko smarki cheminė reakcija, dėl kurios temperatūra pakilo iki 250 °C.
• Draudžiama: darbininkai sudėjo tirštą, tešlos konsistencijos pastą į medines formas ir stipriai ją sutankino, kad išspaustų oro kišenes.
Kokie yra kalkių, vandens, silicio dioksido ir aliuminio oksido reakcijos rezultatai 250 °C temperatūroje?
Hidroterminė reakcija tarp kalkių, vandens, silicio dioksido ir aliuminio oksido 250 °C temperatūroje sukuria kalcio aliuminato silikato hidrato (C-A-S-H) hidrokeramiką. Šioje aukštoje temperatūroje amorfiniai pirmtakai greitai virsta įvairiais skirtingais kristaliniais mineralais.
Šios reakcijos metu susidarantys konkretūs produktai:
• Hidrogranatas: pagrindinė aliuminio turinti kristalinė fazė žemesnėje nei 300 °C temperatūroje.
• Al-pakeistas tobermoritas: stabilus kalcio silikato karkasas, sutvirtintas aliuminio oksidu.
• alfa-dikalcio silikato hidratas: kristalinė fazė.
• Girolitas: lakštinis silikatas, populiarus silicio dioksido turinčiuose mišiniuose.
• Portlanditas: likęs kalcio hidroksidas, likęs nuo kalkių pertekliaus.
Fazės kontrolė pagal cheminę sudėtį
Tikslus šių galutinių mineralų balansas labai priklauso nuo pradinių cheminių santykių:
Pradinė medžiaga Būsena Dominuojanti fazė Išeiga
Didelis kalkių santykis ({Ca/Si} > 1,5) Dominuoja portlanditas.
Vidutinis kalkių ir didelio silicio dioksido kiekis teikia pirmenybę 1,1 nm tobermoritui, pakeistam Al.
Didelis aliuminio oksido kiekis padidina hidrogranato kritulių kiekį.
Aliuminio oksidas vaidina svarbų vaidmenį esant 250 °C temperatūrai. Jis struktūriškai stabilizuoja 1,1 nm tobermoritą. Tai neleidžia jam per anksti persikristalizuoti į ksonotlitą.
1. Die Baustelle sieht aus wie ihr eigenes Denkmal: Wir holen uns unseren Kitt in Pompeji: Eine Ausgrabung lüftet das Geheimnis des dauerhaften, selbstheilenden Betons. Frankfurter Allgemeine Zeitung; Frankfurt. 10 June 2026: N3. ANDREAS ROSSMANN
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą