Римляне начали делать бетон более 2000 лет назад, но это было совсем не так, как современный бетон. У них была другая формула, в результате чего вещество было не таким сильным, как современный продукт. Тем не менее, такие структуры, как Пантеон и Колизей, сохранились на протяжении веков, часто практически без обслуживания. Геологи, археологи и инженеры изучают свойства древнеримского бетона, чтобы разгадать загадку его долговечности.
«Римский бетон есть., , значительно слабее современных бетонов. Это примерно в десять раз слабее », - говорит Ренато Перуккио, инженер-механик из Университета Рочестера в Нью-Йорке. «Предполагается, что этот материал обладает феноменальным сопротивлением с течением времени».
Это сопротивление или стойкость к элементам может быть обусловлено одним из ключевых компонентов бетона: вулканическим пеплом. Современный бетон представляет собой смесь цемента на основе извести, воды, песка и так называемых заполнителей, таких как мелкий гравий. Формула для римского бетона также начинается с известняка: строители сжигали его для производства негашеной извести, а затем добавляли воду для создания пасты. Затем они смешались в вулканическом пепле - обычно из трех частей вулканического пепла в одну часть извести, согласно трудам Витрувия, архитектора и инженера первого века до нашей эры. Вулканический пепел реагировал с известковой пастой, создавая долговечный раствор, который комбинировался с кусками размером с кулак из кирпича или вулканических пород, называемых туфом, а затем упаковывался на место, образуя структуры, такие как стены или своды.
К началу второго века до нашей эры римляне уже использовали этот бетон в крупных строительных проектах, предполагая, что их эксперименты со строительным материалом начались еще раньше. Другие древние общества, такие как греки, вероятно, также использовали растворы на основе извести (в древнем Китае для повышения прочности добавлялся клейкий рис). По словам Перуккио, объединение строительного раствора и цементного заполнителя для производства бетона, вероятно, было римским изобретением.
В самых ранних бетонах римляне добывали пепел из множества древних вулканических отложений. Но строители были разборчивы в то время, когда Август стал первым римским императором, в 27 году до н.э. В то время Август инициировал обширную общегородскую программу по ремонту старых памятников и установке новых, а строители использовали исключительно вулканический пепел из месторождения под названием Поццолане Россе, поток пепла, извергнутый 456 000 лет назад из вулкана Албан-Хиллз, в 12 милях к юго-востоку от Рима.
Пантеон, храм богов, был завершен в 128 году нашей эры. Купол храма до сих пор является самым большим неармированным бетонным куполом в мире. (Гвидо Бергманн / Bundesregierung-Pool через Getty Images) 
Колизей, открытый в 80 году нашей эры, вмещал 50 000 человек и принимал гладиаторские игры, ритуальные охоты на животных, парады и казни. (Тициана Фаби / AFP / Getty Images) 
Гробница Цецилии Метеллы, дочери римского консула. Этот дагерротип 1841 года является одной из самых ранних известных фотографий Италии. (SSPL / Getty Images) 
Купол Темпио ди Венере и Рома, храм, посвященный двум богиням и открытый Императором Адрианом в 135 году нашей эры. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) «Император Август был движущей силой систематизации, стандартизации растворных смесей с Pozzolane Rosse», - говорит Мари Джексон, геолог и инженер-исследователь из Калифорнийского университета в Беркли. Римские строители, вероятно, предпочли месторождение золы из-за прочности бетона, изготовленного из него, добавляет она. «Это был секрет бетонов, которые были очень хорошо склеены, последовательные, прочные материалы».
Джексон и ее коллеги изучали химический состав бетонов, изготовленных из пуццолана Россе. Уникальная смесь золы, по-видимому, помогла бетону противостоять химическому разрушению и разрушению.
Римляне отдавали предпочтение другому специфическому вулканическому пеплу при изготовлении бетонных портовых сооружений, которые были погружены в соленые воды Средиземного моря. Pulvis Puteolanus добывали из отложений вблизи Неаполитанского залива. «Римляне перевозили тысячи и тысячи тонн этого вулканического пепла вокруг Средиземного моря, чтобы построить порты от побережья Италии до Израиля, до Александрии в Египте и до Помпейополиса в Турции», - говорит Джексон.
Морская вода очень вредна для современного бетона. Но в римском бетоне Pulvis Puteolanus «фактически играет роль в смягчении порчи, когда вода проникает через него», говорит Джексон. Хотя точный механизм неизвестен, похоже, что химические реакции между известковой пастой, вулканическим пеплом и морской водой создали микроскопические структуры в бетоне, которые улавливали молекулы, такие как хлориды и сульфаты, которые наносят вред бетону сегодня.
Несмотря на успех римского бетона, использование материала исчезло вместе с Римской империей. По словам Перуккио, бетонные конструкции редко строились в средние века, что говорит о том, что вулканический пепел не был единственным секретом прочности римского бетона. «Эти действительно крупные проекты могут быть реализованы только с соответствующей бюрократией, с надлежащей организацией, которую предоставит Римская империя».
Эрин Уэйман - помощник редактора в Смитсоновском институте и пишет блог охоты на гоминидов.
