Содержание
Ученые раскрыли секрет удивительной прочности бетона Древнего Рима
https://ria.ru/20170704/1497750009.html
Ученые раскрыли секрет удивительной прочности бетона Древнего Рима
Ученые раскрыли секрет удивительной прочности бетона Древнего Рима — РИА Новости, 04.07.2017
Ученые раскрыли секрет удивительной прочности бетона Древнего Рима
Секрет удивительной прочности древнеримских акведуков и других построек из бетона, простоявших уже несколько тысячелетий, заключается в необычной «химии» его… РИА Новости, 04.07.2017
2017-07-04T10:08
2017-07-04T10:08
2017-07-04T11:25
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/sharing/article/1497750009.jpg?3972838921499156734
сша
рим
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
2017
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
открытия — риа наука, сша, рим
Открытия — РИА Наука, Наука, США, Рим
МОСКВА, 4 июл — РИА Новости.
Секрет удивительной прочности древнеримских акведуков и других построек из бетона, простоявших уже несколько тысячелетий, заключается в необычной «химии» его двух основных компонентов — вулканического пепла и морской воды, говорится в статье, опубликованной в журнале American Mineralogist.
«Рецепт изготовления этого бетона был потерян, и никому никогда не удавалось его восстановить. Римлянам повезло, что у них был подходящий минеральный пример того, как работает этот бетон. Они наблюдали за тем, как вулканический пепел попадал в море и превращался в пемзу. Нам придется подобрать их аналоги, так как и морская вода, и пепел есть далеко не везде», — рассказывает Мэри Джексон (Marie Jackson) из университета Юты в Солт-Лейк-Сити (США).
Ученые: наступление оледенения обрушило Византию и создало Халифат
8 февраля 2016, 19:09
Древний Рим, как часто его критикуют многие искусствоведы и историки науки, не оставил после себя столь же богатое культурное наследие, как Древняя Греция, но зато древние римляне преуспели в практических дисциплинах — правоведении, архитектуре и строительстве.
Древнеримские дороги, водопроводы, Пантеон, другие соборы и архитектурные сооружения простояли несколько тысяч 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 остальных частях бывшего Pax Romana. В отличие от современного бетона, сложенного из цемента и щебня, его древнеримский тезка был заметно прочнее и не разваливался через несколько десятков лет после попадания воды.
Наоборот, как отмечает Джексон, он становился только крепче после контакта с водой, о чем писали Плиний Старший и многие другие хронисты времен имперского Рима. Это необычное свойство древнеримского бетона оставалось тайной для ученых, так как о его составе и методике изготовления нам было известно крайне мало — лишь то, что он содержал в себе песок, гальку определенных размеров, известь и вулканический пепел.
Ученые раскрыли вулканические корни «конца света» 6 века нашей эры
19 апреля 2016, 13:44
Джексон и ее коллеги нашли ответ на этот вопрос, просветив несколько фрагментов древнеримского бетона при помощи ускорителя частиц ALS в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Изучая снимки, ученые нашли внутри бетона времен Цезаря и Августа крайне необычную составляющую, которую не ожидали увидеть, — кристаллы минерала тоберморита.
Это вещество, состоящее из воды, кальция, алюминия, кремния и кислорода, обычно образуется в гидротермальных источниках или жерлах вулкана при сверхвысоких температурах, и обнаружение его в «цементе» стало сюрпризом для ученых. Проанализировав структуру кристаллов, Джексон и ее коллеги поняли, как они возникли, и нашли объяснение невероятной прочности древнеримского бетона.
Как оказалось, бетон формировался в два этапа, первый из которых был быстрым, а второй — достаточно медленным по человеческим меркам.
Сначала известь взаимодействовала с молекулами, содержащимися в пепле, и создавала внутри бетона щелочную среду, способствовавшую формированию тоберморита.
Ученые выяснили, какие мигранты работали на «имперских» стройках Рима
11 февраля 2016, 16:00
Он возникал внутри бетона в результате проникновения морской воды и ее взаимодействия с щелочной средой. Растущие кристаллы тоберморита сцеплялись между собой, что скрепляло бетон и не позволяло ему развалиться на части под действием химически агрессивной морской воды. Этот процесс, как отмечают химики, может длиться несколько тысяч лет, на протяжении которых бетон не только не разрушается, а становится еще прочнее.
Сейчас Джексон и несколько других геологов пытаются воссоздать «рецепт» древнеримского бетона, смешивая различные типы вулканического пепла с морской водой. Его создание, как надеются ученые, позволит не только найти замену обычному цементу, производство которого является одной из самых экологически «грязных» процедур, но и создать «вечные» дамбы, приливные электростанции, волнорезы и другие портовые сооружения.
Почему бетон в Древнем Риме был таким прочным
Древние римляне создавали невероятно прочные и долговечные сооружения, которые все еще существуют через 2 тысячи лет. В чем же их секрет?
Related video
Инженеры в Древнем Риме были настоящими мастерами строительного дела. Они создавали очень прочные и долговечные сооружения, среди которых выделяется Пантеон или «Храм всех богов», который и через 2 тысячи лет сохранился в целости. Ученые считают, что причина кроется в использовании очень прочного строительного материала, который использовали римляне, — это так называемый пуццолановый бетон, пишет ScienceAlert.
У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!
Одним из самых хорошо сохранившихся сооружений эпохи Древнего Рима является Пантеон, который был построен в Риме в период между 118 и 128 годами н.э. Этот храм является рекордсменом по величине купола из неармированного бетона в мире.
Ученые считают, что секрет прочности и долговечности древнеримских сооружений состоит в том, что римляне использовали для создания невероятно прочного бетона пуццолан, смесь из вулканического пепла, а также известь. Если их смешать с водой, то получается очень крепкий строительный материал.
Одним из самых хорошо сохранившихся сооружений эпохи Древнего Рима является Пантеон, который был построен в Риме в период между 118 и 128 годами н.э. Этот храм является рекордсменом по величине купола из неармированного бетона в мире
Фото: Wikipedia
Ученые из Массачусетского технологического института в ходе недавнего исследования выяснили, что на прочность бетона влияли также методы смешивания его компонентов. По словам Адмира Масика из Массачусетского технологического института, при создании пуццоланового бетона используется гашеная известь. Сначала известняк нагревают при высоких температурах для получения едкого порошка — негашеной извести или оксида кальция.
При смешивании негашеной извести с водой получается гашеная известь или гидроксид кальция и это менее едкий продукт. Согласно теории, именно эту гашеную известь древние римляне смешивали с пуццоланом.
Но ученые провели анализ древнеримского бетона, которому примерно 2000 лет и нашли кусочки извести, которые плохо были перемешаны в составе бетона.И согласно анализу ученых, обнаруженные куски извести в образцах древнего бетона не соответствуют методу его создания.
Ученые пришли к выводу, что скорее всего, римский бетон изготовили, смешивая негашеную известь с пуццоланом и водой при чрезвычайно высоких температурах. Этот процесс происходил либо отдельно или в дополнение к смешиванию с гашеной известью, в результате чего образуются куски извести.
Акведук Пон-дю-Гар в Южной Франции, один из шедевров древнеримской архитектуры
Фото: Wikipedia
«Преимущества такого смешивания состоят в следующем.
Во-первых, когда весь бетон нагревается до высоких температур, это позволяет использовать более крепкие химические вещества, а во-вторых, такой метод позволяет создавать бетон быстрее, что также имеет важную роль при ускорении строительства сооружений», — говорит Масик.
Еще одним важным преимуществом такого метода создания бетона ученые называют то, что куски извести помогают поврежденному бетону самовосстанавливаться. Когда в бетоне образуются трещины и туда попадает вода, то она вступает в реакцию с известью, образуя раствор, который высыхает и затвердевает, и это склеивает трещину, чтобы она не росла дальше. Это объясняет, почему римский бетон из сооружений, которые находятся в море уже 2000 тысячи лет, хорошо сохранился.
Фокус уже писал о том, как исчезнувшие древнеримские дороги продолжают влиять на современный мир. Хотя многие участки дорог исчезли, старые маршруты имеют несказанное влияние на экономику регионов сегодня.
Также Фокус писал о том, что ученые раскрыли секрет создания вина в Древнем Риме с помощью 1500-летних амфор.
Новый метод анализа древних кувшинов для вина раскрыл особенности приготовления этого напитка.
Римский бетон – Древние инженерные технологии – UW–Madison
Самый используемый сегодня строительный материал – бетон. Его можно использовать во множестве строительных практик. Он часто используется для базового проектирования дорог, но бетон можно использовать и в более сложных проектах. Бурдж-Халифа — самое высокое здание в мире, высота которого составляет 2722 фута. Конструкция в основном построена из железобетона [3]. Хотя древнеримская цивилизация не была теми, кто открыл бетон, они были первыми, кто широко использовал бетон в качестве строительного материала [8].
Римская цивилизация зародилась как италийское поселение на итальянском полуострове в 753 г. до н.э. На пике своего развития в 117 г. н.э. римская цивилизация занимала 5 миллионов квадратных километров, управляя от 50 до 90 миллионов человек, что в то время составляло около 20% населения Земли. Римляне контролировали части Африки, Европы и Ближнего Востока.
Эта цивилизация принесла в мир множество достижений, включая технологии, право, искусство, правительство, архитектуру и, как упоминалось ранее, бетон [15].
Римская империя на пике своего развития (Источник: https://www.rome.net/roman-empire)
Древние римляне использовали свой бетон для строительства таких сооружений, как знаменитый купол Пантеона, или гаваней в Средиземном море, таких как Кесария Приморская. Удивительно, но Купол Пантеона все еще стоит и является обычной туристической достопримечательностью. Есть и другие древнеримские бетонные сооружения или руины, которые можно увидеть и сегодня. Эта долговечность обусловлена уникальной бетонной смесью, которую использовали древние римляне. Долговечность древнеримского бетона была загадкой для многих исследователей до 2014 года, когда исследователи пришли к выводу о его происхождении [9].].
Бетон древних римлян состоял из смеси вулканического пепла или также известного как пуццолана, извести и воды для приготовления раствора [13].
Затем раствор смешивали с заполнителем, часто с кусками камня, для создания древнеримского бетона. После того, как раствор и заполнители смешались, их нужно было разместить, и в конечном итоге они затвердеют, чтобы придать бетону прочность. Вулканический пепел, или пуццолана, содержит как кремнезем, так и оксид алюминия, что оказалось решающим для химической реакции. Когда соленая вода вступает в контакт с древнеримским бетоном, между пуццоланой, известью и соленой водой происходит химическая реакция, в результате которой образуется редкий кристалл под названием тоберморит [11].
Римский ученый Плиний Старший описывал бетон, контактирующий с соленой водой, как «единую каменную массу, неприступную для волн и с каждым днем все крепче». Это явление вызвано растрескиванием бетонной конструкции. Это позволяет морской воде вступать в контакт с пуццоланом и известью бетона и запускать химическую реакцию. Как только происходит реакция, в трещинах образуются кристаллы тоберморита. Этот процесс укрепляет бетон, потому что кристаллы позволяют бетону изгибаться, а не разрушаться при нагрузке.
Со временем в бетоне появляется все больше трещин, что позволяет все большему количеству соленой воды течь в трещины, вызывая образование большего количества кристаллов тоберморита. По словам Мари Джексон из Университета Юты, это создает «каменный бетон, который процветает в открытом химическом обмене с морской водой».].
Купол Пантеона — одно из самых известных сооружений, построенных из древнеримского бетона, которое сегодня можно увидеть вживую. Купол был завершен около 127 г. н.э., во время правления императора Адриана. Купол Пантеона был задуман как храм римских богов. Архитектурное чудо этого сооружения — куполообразный потолок диаметром 142,4 фута. На момент постройки это был самый большой купол из построенных. И на сегодняшний день это самый большой неармированный бетонный купол. В середине купола находится 27-футовый окулус. Это отверстие позволяет свету и погоде проникать в Пантеон. Римляне были очень осторожны и изобретательны при проектировании и строительстве купола Пантеона.
Заполнители, используемые в бетоне, стали легче, поскольку купол был построен ближе к середине. Это позволило сделать середину купола менее плотной, что оказало меньше нагрузки на сам купол [17].
Купол Пантеона сегодня [Источник: https://www.crystalinks.com/romepantheon.html]
Кесария Приморская была городом и гаванью на Средиземном море на территории современного Израиля, построенной древними римлянами. Город и гавань были построены при Гарольде Великом в 9 г. до н. э. По словам Иосифа Флавия, «хотя расположение в целом было неблагоприятным, [Герольд] справлялся с трудностями так хорошо, что прочность конструкции не могла быть преодолена морем, а ее красота казалась беспрепятственно завершенной». Кесария Приморская стала крупнейшей гаванью на восточном побережье Средиземного моря. Для защиты гавани от непогоды были построены два волнолома из древнеримского бетона [6]. Северный волнорез простирался примерно на 900 футов, в то время как южный волнорез имел длину около 1650 футов.
Для строительства этих волнорезов использовалось несколько методов. Для меньшего северного волнолома использовались два метода. Первый метод заключался в том, чтобы вбить колья в дно океана, чтобы создать коробку, а затем заполнить ее древнеримским бетоном. Второй и более эффективный метод заключался в том, чтобы изготовить ящики на берегу, доставить ящики в правильное положение и погрузить их на дно. Затем ящики были заполнены древнеримским бетоном. Для более крупного южного волнолома использовался третий метод. Древние римляне строили баржи, вывозили их на место, топили баржи и заливали их древнеримским бетоном. Это очень похоже на метод ящика, но в большем масштабе [5].
Руины Кесарии Приморской, расположенные в Израиле [Источник: изображение из документов; Программное обеспечение для изучения Библии от AppleMac 1]
В отличие от Купола Пантеона, Приморская Кесария не выдержала испытания временем. Исследования пришли к выводу, что бетон не успел и успел схватиться до того, как известь вымылась проходящими волнами.
Кроме того, взяв керны из оставшегося бетона, исследователи пришли к выводу, что бетон был недостаточно хорошо перемешан. Кесария также была построена над линией разлома. Сейсмическая активность в конечном итоге привела к тому, что волнорез опустился на морское дно. Примерно в 6 -го -го века гавань была непригодна для использования. Сегодня Кесария Приморская находится в израильском национальном парке, и ее руины можно посетить [5].
Широкое использование бетона прекратилось с закатом древнеримской цивилизации. Однако бетон снова стал популярным после того, как Джозеф Аспдин в Англии в 1824 году создал портландцемент [19]. В настоящее время исследователи изучают, как можно использовать древнеримскую технологию бетона, чтобы сделать современный бетон более прочным.
Секреты древнеримского бетона
Анализируя бетон, который использовался для строительства 2000-летних римских сооружений, группа ученых выяснила, почему он такой прочный.
Автор: Сара Прюитт
Обновлено: | Оригинал:
Harald Nachtmann / Getty Images
История содержит множество упоминаний о древнем бетоне, в том числе в трудах известного римского ученого Плиния Старшего, жившего в I веке н.э. и погибшего при извержении вулкана Везувий в 79 г. н.э.. Плиний писал, что лучший морской бетон был сделан из вулканического пепла, найденного в районах вокруг Неаполитанского залива, особенно недалеко от современного города Поццуоли. Его достоинства стали настолько известны, что зола с похожими минеральными характеристиками — независимо от того, где она была найдена в мире — получила название пуццолан.
Путем анализа минеральных компонентов цемента, взятого с волнолома залива Поццуоли в лаборатории Калифорнийского университета им. Беркли, а также объекты в Саудовской Аравии и Германии, международная группа исследователей смогла раскрыть «секрет» долговечности римского цемента. Они обнаружили, что римляне делали бетон, смешивая известь и вулканическую породу для образования раствора.
Для постройки подводных сооружений этот раствор и вулканический туф укладывали в деревянные формы. Затем морская вода вызвала химическую реакцию, посредством которой молекулы воды гидратировали известь и вступали в реакцию с золой, скрепляя все вместе. Образующаяся в результате связь кальций-алюминий-силикат-гидрат (C-A-S-H) является исключительно прочной.
Для сравнения, в портландцементе (наиболее распространенная современная бетонная смесь) отсутствует комбинация извести и вулканического пепла, и он плохо связывается по сравнению с римским бетоном. Портландцемент, используемый в течение почти двух столетий, имеет тенденцию особенно быстро изнашиваться в морской воде со сроком службы менее 50 лет. Кроме того, при производстве портландцемента выделяется значительное количество углекислого газа, одного из самых вредных из так называемых парниковых газов. По словам Пауло Монтейро, профессора гражданской и экологической инженерии Калифорнийского университета в Беркли и ведущего исследователя группы, изучавшей римский бетон, изготовлявший 19миллиард тонн портландцемента, который мы используем каждый год, «составляет 7 процентов углекислого газа, который промышленность выбрасывает в воздух».
Помимо того, что римский бетон более долговечен, чем портландцемент, он также более устойчив в производстве. При производстве портландцемента углерод выделяется при сжигании топлива, используемого для нагрева смеси известняка и глины до 1450 градусов по Цельсию (2642 градуса по Фаренгейту), а также при нагреве самого известняка (карбоната кальция). Для изготовления бетона римляне использовали гораздо меньше извести и делали ее из известняка, обожженного при 9°С.00 градусов по Цельсию (1652 градуса по Фаренгейту) или ниже, процесс, который израсходовал гораздо меньше топлива.
Исследовательский анализ римского бетона проливает свет на существующие современные бетонные смеси, которые использовались в качестве более экологически безопасных частичных заменителей портландцемента, таких как вулканический пепел или летучая зола от угольных электростанций. Монтейро и его коллеги также предполагают, что использование материалов и методов производства, используемых древними римлянами, может привести к получению долговечного бетона, который выделяет меньше углекислого газа.