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).
8 февраля 2016, 19:09
Ученые: наступление оледенения обрушило Византию и создало ХалифатЧереда из трех извержений вулканов в 6 веке нашей эры и связанная с ними эра оледенения послужила причиной упадка Византии в конце первого тысячелетия и способствовала созданию первого Халифата арабов и завоевания ими почти всех бывших владений ромеев.
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.
19 апреля 2016, 13:44
Ученые раскрыли вулканические корни «конца света» 6 века нашей эрыЗагадочный «конец света» и закрытие Солнца черным облаком, о чем писали византийские хроники в 536 и 537 годах нашей эры, и последовавшая за ними чума Юстиниана, были связаны с извержениями вулканов, чьи следы ученые нашли во льдах Гренландии и Антарктики.
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.
11 февраля 2016, 16:00
Ученые выяснили, какие мигранты работали на «имперских» стройках РимаОстанки древних жителей Рима рассказали ученым о том, что «гастарбайтеры» времен поздней Республики и ранней Империи завозились в «вечный город» из Северной Африки и со склонов Альп.
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.
Ученые раскрыли секрет прочности древнеримского бетона
- Мэтт Макграт
- Корреспондент по вопросам окружающей среды
Автор фото, JP OLESON
Підпис до фото,
Образцы из древнеримского пирса просветили рентгеновскими лучами высокой мощности
Исследователям удалось определить химический состав древнеримского бетона, который уже много тысячелетий не поддается разрушительному воздействию стихий.
Древние римляне строили прибрежные стены из камней с помощью бетона, состоящего из извести и вулканического пепла.
Ученые определили, что входившие в его состав вулканические элементы вступали в реакцию с морской водой, и конструкция становилась крепче.
По мнению ученых, это открытие может стать толчком для разработки экологичных строительных материалов.
Современный цементный раствор со временем трескается и разрушается. А прочность древнеримского материала уже давно не давала покоя исследователям, ведь с годами этот материал только крепнет даже под действием воды.
- Как кошки покорили древний мир
Во время исследования образцов приморских стен ученые выяснили, что бетон древних римлян содержит редкий минерал — алюминий-тоберморит.
Они считают, что это укрепляюще вещество кристаллизовалось в извести, когда древнеримский раствор выделял тепло под воздействием морской воды.
Но на этом исследователи не остановились и провели еще более детальный анализ образцов прибрежных стен с помощью электронного микроскопа, чтобы определить распределение элементов.
Также они использовали две другие техники: рентгеновскую микродифракцию и рамановскую спектроскопию, чтобы точнее определить химический состав.
По результатам нового исследования стало известно, что сквозь бетон в значительном объеме прорастает тоберморит. В составе также содержится пористый минерал, который называется филлипсит.
- Китайцы попробуют вырастить картофель на Луне
Исследователи утверждают, что эти кристаллы прорастали под длительным воздействием морской воды, укрепляли бетон и предупреждали появление трещин.
«В отличие от современного бетона, который изготавливают на основе цемента, — сообщила главная автор исследования Мари Джексон из Университета штата Юта, США, — бетон древних римлян твердый, как камень, и крепнет во время химического обмена с морской водой».
Автор фото, PA
Этот минерал очень редкий, говорят ученые.
Древний раствор очень отличался от современного. Сейчас здания возводят с применением бетона, основой которого является портлендский цемент.
Его изготавливают путем нагревания и измельчения нескольких составляющих: известняка, песчаника, пепла, мела, железа и глины. Растертый материал затем смешивают с крупными частицами, так называемыми «агрегатами», например кусочками камня, чтобы образовывались бетонные структуры.
- Британский садовод вырастил «самый жгучий» перец в мире
Изготовление цемента вредит окружающей среде и является источником 5% всех мировых выбросов углекистого газа.
Могут ли у нас появиться более экологичные строительные материалы, если о цементном растворе древних римлян станет известно больше?
Профессор Джексон тестирует новые материалы с помощью морской воды и вулканической породы из западных районов Соединенных Штатов.
В интервью BBC в начале этого года профессор сказала, что при строительстве электростанции — приливной лагуны в заливе Суонси — следует учесть древнеримский опыт замеса бетона.
«Они строили очень массивные сооружения, довольно безопасные для окружающей среды и долговечные», — отметила профессор Джексон.
«По моему мнению, римский бетон или его аналог был бы очень хорошим вариантом (для Суонси. — Ред.). Чтобы инвестиции в эту электростанцию окупились, она должна прослужить 120 лет», — добавляет она.
- Из хранившейся в космосе замороженной спермы родились мышата
«Мы знаем, что портлендский цементобетон имеет стальную арматуру. Максимум через шестьдесят лет она разрушится из-за коррозии, а это только половина нужного срока его использования», — отмечает профессор.
Однако несколько факторов затрудняют возрождение древнеримского цемента. Один из них — это недостаток необходимой вулканической породы.
Древним римлянам, говорят ученые, просто повезло, потому что необходимые материалы были у них буквально под ногами.
Кроме того, точный рецепт римской смеси не сохранился. Чтобы полностью восстановить формулу древних римлян экспериментальным путем, нужны долгие годы.
Результаты исследования опубликованы в журнале «American Mineralogist».
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 древние римские 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 Согласия; 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.
Почему 2000-летний римский бетон намного лучше того, что мы производим сегодня: ScienceAlert
RPBaiao/Shutterstock
Одной из захватывающих загадок Древнего Рима является впечатляющая долговечность некоторых бетонных сооружений гавани.
Эти вещи, побитые морскими волнами в течение 2000 лет, все еще существуют, в то время как наши современные смеси разрушаются всего за несколько десятилетий.
Теперь ученые раскрыли невероятную химию, стоящую за этим явлением, и приблизились к раскрытию его давно утерянного рецепта. Как оказалось, римский бетон не только более долговечен, чем тот, что мы можем сделать сегодня, но и на самом деле выдерживает сильнее со временем.
Исследователи во главе с геологом Мари Джексон из Университета штата Юта в течение многих лет разгадывали тайны римского бетона, и теперь они нанесли на карту его кристаллическую структуру, выясняя, как именно этот древний материал затвердевает с течением времени.
Современный бетон обычно изготавливается из портландцемента, смеси кварцевого песка, известняка, глины, мела и других ингредиентов, расплавленных вместе при высоких температурах. В бетоне эта паста связывает «заполнители» — куски камня и песка.
Этот заполнитель должен быть инертным, поскольку любая нежелательная химическая реакция может вызвать трещины в бетоне, что приведет к эрозии и разрушению конструкций.
Вот почему бетон не обладает долговечностью природных камней.
Но римский бетон работает иначе.
Они были созданы из вулканического пепла, извести и морской воды с использованием химической реакции, которую римляне, возможно, наблюдали в естественно сцементированных отложениях вулканического пепла, называемых туфовыми породами.
С раствором из вулканического пепла было смешано больше вулканической породы в качестве заполнителя, которая затем продолжала реагировать с материалом, в конечном итоге делая римский цемент намного более прочным, чем вы думаете.
В рамках предыдущего исследовательского проекта под руководством Джексона команда уже собрала образцы римского морского бетона в нескольких портах вдоль итальянского побережья.
Сверление для образцов римского бетона в Тоскане, 2003 г. Фото: Дж. П. Олесон
Теперь исследователи нанесли образцы на карту с помощью электронного микроскопа, а затем пробурили до чрезвычайно высокого разрешения с помощью рентгеновской микродифракции и рамановской спектроскопии.
С помощью этих передовых методов они смогли идентифицировать все минеральные зерна, образующиеся в древнем бетоне на протяжении веков.
«Мы можем отправиться в крошечные естественные лаборатории в бетоне, нанести на карту присутствующие минералы, последовательность образующихся кристаллов и их кристаллографические свойства», — говорит Джексон.
«То, что мы смогли найти, просто поразительно.»
Джексон особенно интересовался наличием глиноземистого тоберморита, прочного минерала на основе кремнезема, который на самом деле довольно редок и труден для получения в лаборатории, но в изобилии встречается в древнем бетоне.
Как оказалось, глиноземистый тоберморит и родственный ему минерал под названием филлипсит на самом деле растут в бетоне благодаря плещущейся вокруг него морской воде, медленно растворяя вулканический пепел внутри и давая ему пространство для развития усиленной структуры из этих взаимосвязанных кристаллов.
«Римляне создали похожий на камень бетон, который процветает в открытом химическом обмене с морской водой», — говорит Джексон.
Это довольно безумно, и это полная противоположность тому, что происходит в современном бетоне, который разрушается, когда соленая вода ржавеет на стальной арматуре и вымывает составы, скрепляющие материал.
Изготовление бетона так, как когда-то делали римляне, было бы благом для современной строительной индустрии, особенно когда речь идет о прибрежных сооружениях, таких как пирсы, которые постоянно разрушаются волнами, или причудливые приливные лагуны для использования энергии волн.
Но, к сожалению, рецепты были утеряны в зубах времени, поэтому наш единственный шанс воссоздать древний материал — это реконструировать его на основе того, что мы знаем о его химических свойствах.
И мы не можем заменить весь цемент в мире историческим материалом, потому что не везде мы можем получить доступ к нужным вулканическим ингредиентам.
«Римлянам повезло с породой, с которой им приходилось работать, — говорит Джексон. «У нас нет таких камней во многих странах мира, поэтому необходимо будет произвести замену».