• Τα αρχαία ρωμαϊκά κτίρια, όπως τα υδραγωγεία, αντέχουν στον χρόνο λόγω του ποζολανικού σκυροδέματος, ενός μοναδικού και ανθεκτικού υλικού κατασκευής που προέρχεται από την ανάμιξη ποζολάνας και ασβέστη.
• Μια πρόσφατη έρευνα του MIT αποκάλυψε ότι οι συνθέσεις και οι τεχνικές ανάμειξης του σκυροδέματος μπορεί να διαφέρουν από την παραδοσιακή κατανόηση, με διαφορετική χρήση ασβέστη που ενδεχομένως ενισχύει την αντοχή του.
• Οι ανακαλύψεις αυτές έχουν προοπτική να βελτιώσουν τη διάρκεια ζωής και την ανθεκτικότητα σύγχρονων τσιμέντων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που χρησιμοποιούνται σε 3D εκτυπώσεις.

Οι πιο δημοφιλείς κατασκευές τους ήταν τα υδραγωγεία. Και αυτά τα θαύματα της μηχανικής είναι ακόμη λειτουργικά και βασίζονται σε ένα μοναδικό υλικό κατασκευής: το ποζολανικό σκυρόδεμα (τσιμέντο) , ένα εντυπωσιακά ανθεκτικό σκυρόδεμα που έδωσε στις ρωμαϊκές κατασκευές την απίστευτη αντοχή τους.

Οι ιδιότητες αυτού του σκυροδέματος έχουν αποδοθεί γενικά στα συστατικά του: ποζολάνα, ένα μείγμα ηφαιστειακής τέφρας – που πήρε το όνομά του από την ιταλική πόλη Pozzuoli, όπου υπάρχουν αποθέματα σε αφθονία – και ασβέστη. Όταν αναμιγνύονται με νερό, τα δύο υλικά μπορούν να αντιδράσουν για να παράγουν ισχυρό σκυρόδεμα.

Αλλά αυτό, όπως αποδεικνύεται, δεν είναι όλη η ιστορία. Το 2023, μια διεθνής ομάδα ερευνητών με επικεφαλής το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) διαπίστωσε ότι όχι μόνο τα υλικά είναι ελαφρώς διαφορετικά από ό,τι νομίζαμε, αλλά και οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάμειξή τους ήταν επίσης διαφορετικές.

Ο Masic και η ομάδα, με επικεφαλής την πολιτικό μηχανικό του MIT Linda Seymour, μελέτησαν προσεκτικά δείγματα ρωμαϊκού σκυροδέματος 2.000 ετών από τον αρχαιολογικό χώρο Privernum στην Ιταλία. Αυτά τα δείγματα υποβλήθηκαν σε ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης μεγάλης περιοχής και φασματοσκοπία ακτίνων Χ ενεργειακής διασποράς, περίθλαση ακτίνων Χ σκόνης και ομοεστιακή απεικόνιση Raman για να αποκτήσουν καλύτερη κατανόηση των κλάσεων ασβέστη.

Ένα από τα ερωτήματα ήταν η φύση του ασβέστη που χρησιμοποιήθηκε. Η τυπική κατανόηση του ποζολανικού σκυροδέματος είναι ότι χρησιμοποιεί σβησμένο ασβέστη. Πρώτον, ο ασβεστόλιθος θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες για να παραχθεί μια καυστική σκόνη υψηλής αντίδρασης που ονομάζεται άσβεστος ή οξείδιο του ασβεστίου.

Η ανάμειξη ασβέστη με νερό παράγει σβησμένο ασβέστη ή υδροξείδιο του ασβεστίου: μια ελαφρώς λιγότερο δραστική και λιγότερο καυστική πάστα. Σύμφωνα με τη θεωρία, ήταν αυτός ο σβησμένος ασβέστης που οι αρχαίοι Ρωμαίοι ανακάτευαν με την ποζολάνα.

Έτσι, η ομάδα δοκίμασε τα ευρήματά της φτιάχνοντας ποζολανικό τσιμέντο από αρχαίες και σύγχρονες συνταγές χρησιμοποιώντας ασβέστη. Έφτιαξαν επίσης ένα σκυρόδεμα ελέγχου χωρίς άσβεστο και έκαναν δοκιμές ρωγμών.

«Είναι συναρπαστικό να σκεφτόμαστε πώς αυτές οι πιο ανθεκτικές συνθέσεις σκυροδέματος θα μπορούσαν να επεκτείνουν όχι μόνο τη διάρκεια ζωής αυτών των υλικών, αλλά και πώς θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ανθεκτικότητα των σκευασμάτων σκυροδέματος που εκτυπώνονται με 3D», είπε ο Masic .

(photo: pixabay)