Giải mã bí mật bê tông siêu chắc thời La Mã cổ đại

Theo kết quả nghiê n cứu của cá c chuyê n gia Mỹ, Italy, mẫu bê tô ng lấy từ đê chắn só ng ở vịnh Pozzuoli, nằm phí a Bắc vịnh Naples có từ năm 37 trước Cô ng nguyê n hoàn toàn có thể đem tới cuộc cá ch mạng kiến trú c hiện đại. Bởi lẽ cô ng trì nh nà y vẫn cò n khá nguyê n vẹn sau cá c trận động đất, bị va đập mạnh bởi só ng biển trong thời gian dà i.

Trong những tà i liệu lịch sử về kết cấu bê tô ng cổ đại, nó từng xuất hiện trong cá c tá c phẩm của học giả nổi tiếng người La Mã Pliny the Elder. Người nà y sống và o thế kỷ 1 sau Cô ng nguyê n. Theo ghi ché p của Pliny, kết cấu bê tô ng hà ng hải tốt nhất được là m từ tro nú i lửa. Những cô ng trì nh là m từ vật liệu đó được cá c chuyê n gia tì m thấy ở cá c khu vực xung quanh vịnh Naples, nhất là đối với gần thị trấn ở Pozzuoli ngà y nay.

Cá c chuyê n gia đã phâ n tí ch cá c thà nh phần khoá ng chất có trong lớp xi măng lấy từ đê chắn só ng của vịnh Pozzuoli tại phò ng thí nghiệm của UC Berkeley đồng thời ở cơ sở Arab Saudi và Đức. Sau thời gian dà i “ mổ xẻ” mẫu vật trê n, nhó m nghiê n cứu quốc tế đã khá m phá ra bí mật về độ bền, siê u chắc tồn tại hà ng nghì n năm của bê tô ng thời La Mã. Họ phá t hiện ra những người La Mã là m bê tô ng bằng cá ch trộn đá vô i với đá nú i lửa để tạo thà nh một hỗn hợp vữa xâ y nê n cá c cô ng trì nh.

Đấu trường Colisé e- một trong những kiệt tạc kiến trú c La Mã cổ đại

Để xâ y dựng cá c cô ng trì nh dưới nước, người La Mã dù ng hỗn hợp vô i và tro nú i lửa hò a quyện và o nhau. Sau đó, người ta đem hỗn hợp vữa đó trộn thê m đá nú i lửa và cho và o khuô n gỗ. Nước biển sẽ tiếp xú c với khuô n gỗ trê n gâ y ra một phản ứng hó a học. Thô ng qua đó, cá c thà nh phần trong kết cấu đem tới phản ứng kết nối với nhau và dẫn tới việc chú ng vững chắc hơn. Cuối cù ng nó đem tới hợp chất canxi nhô m silicat-hydrat (C-A-S-H) siê u chắc và có độ bền cao.

Nếu đem nó so sá nh với xi măng Portland (mẫu bê tô ng phổ biến nhất tính đến thời điểm hiện tại) thì cho ra kết quả ấn tượng. Loại xi măng hiện đại thiếu nguyê n liệu là vô i và tro nú i lửa được ứng dụng và o khoảng hai thế kỷ. Cá c cô ng trì nh sử dụng nguyê n liệu đó thường có tuổi thọ tối đa là 50 năm.

Ngoà i ra, con người sản xuất xi măng Portland đem tới một số số lượng khá lớn khí carbon dioxide, điển hình trong nhóm loại khí nguy hiểm nhất đối với sức khỏe của con người. Chất nà y thường được gọi là khí nhà kí nh.

Giá o sư Paulo Monteiro chuyê n về cô ng nghệ và mô i trường cô ng tá c tại Đại học California chí nh là người đứng đầu nhó m nghiê n cứu về dự á n phâ n tí ch kết cấu bê tô ng của người La Mã cho biết rằng, hiện con người sản xuất 19 tỷ tấn xi măng Portland hà ng năm. Điều đó đồng nghĩa với việc chú ng thải ra 7% khí độc carbon dioxide và o bầu khí quyển.

Được xâ y dựng và o thế kỷ thứ 2, Pantheon ở Rome là má i vò m bê tô ng lớn nhất trê n thế giới chưa từng được trù ng tu lại lần nà o kể từ khi xâ y dựng tính tới thời điểm này.

Kết cấu bê tô ng của người La Mã khô ng chỉ bền hơn đặt cạnh xi măng Portland mà nó cò n dễ sản xuất. Xét một cách cụ thể, sản xuất xi măng Portland cần lượng lớn carbon trong quá trì nh đốt nhiê n liệu để nung chảy hỗn hợp đá vô i và đất sé t lê n đến 1.450 độ C (2.642 độ F) đồng thời là m nó ng chất canxi cacbonat. Ở chiều ngược lại, bê tô ng của người La Mã sử dụng í t vô i hơn và chỉ cần nung đá vô i ở nhiệt độ 900 độ C (1652 độ F) hoặc thấp hơn. Chí nh cho nên, nó cần í t nhiê n liệu hơn để sản xuất ra loại bê tô ng siê u bền.

Nhờ những kết quả quan trọng nà y, nó giú p cô ng ty sản xuất bê tô ng hiện đại thực hiện quy trì nh hiện đại hơn đồng thời sử dụng những nguyê n liệu thâ n thiện với mô i trường thay thế một phần cho xi măng Portland. Họ bắt đầu sử dụng tro nú i lửa hoặc tro bay từ cá c nhà má y điện sử dụng than.

Ô ng Monteiro và cá c đồng nghiệp của mì nh cũng chia sẻ, sản xuất bê tô ng theo phương phá p của người La Mã cổ đại khô ng chỉ bền hơn mà cò n đem tới í t khí độc carbon dioxide.

Ô ng Monteiro ước tí nh rằng, chất pozzolan (nó là một vật liệu mà khi kết hợp với canxi hiđroxit thì tạo thà nh hợp chất có tí nh chất xi măng) hoàn toàn có thể dễ dà ng tì m thấy ở nhiều nơi trê n thế giới. Chú ng có đủ khả năng thay thế 40% nhu cầu khai thác sử dụng xi măng Portland như tính đến thời điểm hiện tại.

" Cá c nhà xâ y dựng La Mã cổ đại đã đem tới loại bê tô ng bền hơn khi đối chiếu với những gì mà con người hiện đại sử dụng. Chí nh từ thực tế đó, họ để lại cho chú ng ta tà i sản vô cù ng quý giá và có giá trị vượt thời gian. Nó tạo nê n cuộc cá ch mạng kiến trú c hiện đại. Vì lẽ đó, con người hoàn toàn có thể đem tới những cô ng trì nh bền mã i theo thời gian” , ô ng Monteiro cho hay.