Bê tông La Mã cổ đại luôn là một chủ đề thú vị đối với các nhà khảo cổ học. Bởi lẽ chưa từng có một loại vật liệu nào bền được như loại bê tông này. Bê tông do người La Mã cổ tạo ra có thể tồn tại đến tận 2000 năm. Thậm chí độ bào mòn cũng không hề đáng kể. Một số công trình sử dụng loại bê tông này vẫn tồn tại gần như hoàn chỉnh cho đến hiện tại. Và đã có nhiều cuộc thi nghiệm đã được thực hiện để tìm ra bí ẩn của loại bê tông siêu bền này. Theo một số nghiên cứu cho thấy, thần phần giúp tạo ra độ bền khủng khiếp này chính là tro núi lửa.
Bê tông La Mã được trộn với tro núi lửa, đá vôi,…
Người La Mã tận dụng sự khoáng hóa để tạo ra loại bê tông chống lại thủy triều. Các nhà khoa học Mỹ trong nghiên cứu đăng trên tạp chí American Mineralogist cho biết; sự khoáng hóa giúp bến tàu 2000 năm của La Mã tồn tại đến ngày nay, Telegraph ngày 3/7 đưa tin. Các kỹ sư hiện đại phải ngả mũ thán phục sức mạnh tồn tại qua hai thiên niên kỷ của công trình cảng bê tông của La Mã. Khi những con đê biển bê tông cốt thép hiện đại đã xuống cấp và hư hỏng chỉ sau vài thập kỷ.
Theo đội nghiên cứu, các kỹ sư La Mã trộn tro núi lửa, đá vôi và nước biển để tạo hồ. Sau đó thêm đá núi lửa để sản xuất bê tông. Sự kết hợp này tạo ra phản ứng puzolan, kích thích tinh thể hình thành trong khoảng trống của hỗn hợp. Từ đó tạo nên lực liên kết vững chắc. Người La Mã có thể lấy ý tưởng này từ loại xi măng tự nhiên được tìm thấy rải rác quanh khu vực núi lửa.
Phản ứng với nước biển giúp bê tông La Mã bền hơn?
Dùng chùm tia X năng lượng cao để nghiên cứu lõi bê tông từ bến tàu của Portus Cosanus ở Orbetello, Italy, các nhà khoa học phát hiện sự hình thành của khoáng chất nơi bị xói mòn do thủy triều. Đặc điểm này chứng minh phản ứng với nước biển tiếp tục diễn ra sau đó. “Chúng ta đang nhìn vào một hệ thống trái ngược với công thức bê tông sử dụng xi măng”, Marie Jackson, giáo sư nghiên cứu địa vật lý và địa chất học tại Đại học Utah, dẫn đầu cuộc nghiên cứu, nói. “Chúng ta thấy một hệ thống vững chắc hơn nhờ trao đổi hóa chất trong nước biển”.
Đội nghiên cứu hợp tác với các kỹ sư địa chất học để tìm công thức thay thế do cách thức sản xuất bê tông của La Mã đã thất truyền. Nếu họ thành công, các đê biển tồn tại trong hàng thế kỷ có thể được dựng lên và lượng khí thải CO2 trong sản xuất xi măng hiện đại có thể giảm xuống.
Giải thích về quá trình phản ứng giữa bê tông cổ và nước biển
Marie Jackson và các đồng nghiệp phát hiện rằng. Phản ứng hóa học giữa cốt liệu và vữa của bê tông La Mã. Nhờ đó đã giúp ngăn ngừa các vết nứt. Trong khi các bề mặt trên cốt liệu trơ của bê tông Portland chỉ khiến các vết nứt lan rộng.
Khi nước biển thấm qua các khối bê tông La Mã ở đê chắn sóng và bến tàu. Nó đã giải phóng các thành phần của tro núi lửa. Và cho phép các khoáng chất mới hình thành từ các chất lỏng có độ kiềm cao. Đặc biệt là Al-tobermorite và phillipsite. Al-tobermorite này có các thành phần giàu silic. Tương tự như tinh thể hình thành trong đá núi lửa. Các tinh thể có hình đĩa dẹt đã củng cố liên kết của vữa. Và làm tăng khả năng chống nứt gãy của bê tông.
Jackson nói rằng quá trình này tương tự như quá trình ăn mòn. Đó thường là điều xấu đối với vật liệu hiện đại. “Chúng ta đang nhìn vào một hệ thống trái ngược với bình thường. Những điều không mong muốn xảy ra trong bê tông xi măng”, cô nói. “Chúng ta đang nhìn vào một hệ thống phát triển nhờ các trao đổi hóa học mở với nước biển.”
