Календарь новостей

« Ноябрь 2024 »
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
	1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

Раскрыт секрет римского морского бетона

Источник: lbl.gov

Ученые Национальной лаборатории Лоренса в Беркли (США) вместе с коллегами из других стран выяснили, почему древний римский бетон является таким устойчивым и прочным. Химические секреты волнореза, погруженного в Средиземное море, изучала команда под руководством профессора Пауло Монтейро. Современный бетон, в принципе, не так уж плох. Но он изготавливается на основе портландцемента, для производства которого смесь известняка и глины нагревают до 1450 градусов Цельсия. Древние римляне использовали меньшее количество извести, и получали ее из известняка, нагретого всего до 900˚ C. Что касается долговечности, то в этом отношении современный бетон также проигрывает. В середине прошлого века бетонные конструкции рассчитывались на 50 лет эксплуатации, новые технологии позволяют продлить срок жизни бетона до 100-120 лет. Римские портовые сооружения существуют вот уже 2000 лет, и не разрушились под действием волн и соленой морской воды.

Известно, каким образом изготавливался этот необычный бетон. Римляне смешивали известь, вулканический пепел и вулканический туф. Для изготовления портовых конструкций полученный раствор упаковывался в деревянные формы, которые погружались в воду. Морская вода мгновенно запускала горячую химическую реакцию. Известь гидратировалась (присоединяла молекулы воды) и взаимодействовала с золой, цементируя смесь. Описания пепла, используемого для производства бетона, также сохранились. Его добывали в области Неаполитанского залива, вблизи приморского города Поццуоли. Пепел с аналогичными минеральными характеристиками — пуццолан — встречается по всему миру, и в больших количествах. Стоит отметить, что некоторые современные марки цемента также включают в себя вулканический пепел или золу от угольных электростанций. Бетон на их основе имеет неплохие характеристики, но до нынешнего исследования долгосрочная эффективность таких технологий была под вопросом. Используя рентгеновскую спектроскопию и другие методы изучения, команда профессора Монтейро определила основные отличия римского бетона от бетона на основе портландцемента.

Связующее вещество современного бетона представляет собой смесь соединений кальция, силикатов и гидратов (C-S-H). В римском же бетоне имеется значительное количество алюминия и гораздо меньше кремния. Состав кальций–алюминий-силикат-гидрат (C-A-S-H) является исключительно стабильным связующим. Другое отличие касается продуктов гидратации. Теоретически, бетон, изготовленный на основе портландцемента, должен имитировать природные слоистые минералы тоберморит и женнит. На деле же эти идеальные кристаллические структуры в современных бетонах отсутствуют. Но они имеются в кернах римского морского бетона. С помощью дифракции рентгеновских лучей высокого давления ученые выяснили роль алюминия в обнаруженных кристаллических решетках. Оказалось, что Al-тоберморит (то есть тоберморит с алюминием) имеет более высокую жесткость и обеспечивает бетону прочность и долговечность. Анализ показал, что римский рецепт включает менее 10% извести (по весу). Эта известь получается при температуре на треть меньшей, чем необходима для изготовления портландцемента. Реакция извести с богатой алюминием пуццолановой золой и морской водой приводит к образованию C-A-S-H — связующего высокой стабильности и Al-тоберморита, обеспечивающего прочность и долговечность бетона.

Подготовлено по материалам (источник): lbl.gov
Дата: 5 июня 2013
Другие новости, которые читают вместе с этой: Бетон с бактериями: никаких трещин Ученые разработали самовосстанавливающийся бетон «Биологический» бетон для «живого» фасада зданий Надувной бетонный купол Производство цемента при помощи солнца, без выбросов углекислого газа Жидкое стекло можно использовать для тушения пожаров