Почему римский бетон был прочным и под водой

Римский бетон сегодня

Интересный факт, но римский бетон был прочным даже под водой. Ведь строителей Римской империи с их масштабным по современным меркам строительством не устраивала не только низкая прочность растворов на воздушной извести, но и то, что они твердели только на открытом воздухе и не могли твердеть в условиях влажной среды. Поэтому потребности в гидравлических вяжущих веществах подтолкнули античных строителей к выявлению принципиально новых добавок для бетона, с помощью которых можно было избавиться от перечисленных недостатков.

Почему римский бетон был прочным под водой

Сегодня мы хорошо понимаем, что для того чтобы улучшить качество бетона на воздушной извести, надо слабый и растворимый в воде гидроксид кальция перевести в более стойкое и нерастворимое соединение — в гидросиликат кальция. Для этого необходимо добавить в него активный кремнезем. В этом случае реакция идет только в присутствии воды, и полученное новое соединение почти не растворяется в воде. В свою очередь активный кремнезем в отличие от пассивного (обыкновенного кварцевого песка), получил название гидравлической добавки за свою способность твердеть и набирать прочность в воде.

Безусловно, римские строители не подозревали о специфике сложных химических процессах при создании бетона процессах, однако, используя опыт этрусков и греков, они хорошо знали, что если к известковому тесту (гидроксиду кальция) добавить не обыкновенный песок и камни, а кирпичный песок и кирпичные камни, то такое соединение будет способно твердеть в воде, а полученный при этом искусственный камень окажется гораздо прочнее, чем бетон на извести с обычным песком и галькой. Такую кирпичную или черепичную добавку впсоследствии стали называть цемянкой.

Обычно цемянку применяли в виде тонкомолотого порошка или пыли для создания водонепроницаемых штукатурок, бетонных полов и подобных покрытий. Особенно если дело касалось сырых мест. Кроме этого, цемянку использовали в виде муки в штукатурках водопроводных каналов, резервуаров виноделен, рыбозасолочных ванн, а также для защиты бетонных сооружений от износа и разрушения.

Помимо цемянок, т. е. искусственных гидравлических добавок, римские строители широко применяли естественные добавки вулканического происхождения. Витрувий описывает эти добавки следующим образом:

«существует определенный порошок естественного происхождения, используя который можно добиться великолепного результата. Его находят в Байях и в землях вокруг Везувия. Это вещество при смешивании с известью и камнем не только, придает прочность сооружению, но даже при устройстве дамб в открытом море прочно схватывается под водой»

Марк Витрувий Поллион (Marcus Vitruvius Pollio; I век до н. э.) — римский архитектор и механик, ученый-энциклопедист.

К таким добавкам относились:

  • во-первых, санторинская земля, добываемая на греческом острове Тире
  • во-вторых, туфф, залегающий мощными пластами почти по всей Италии
  • кроме того, многие другие горные породы вулканического происхождения, получившие общее название пуццоланы.

Свое название — пуццоланы — горные породы получили потому что широко использовались в строительстве очень важного для древней Италии порта в Путеолах, бывшего к тому же долго центром торговли пуццоланой. Предположительно, данные добавки получили свое распространение в первом веке до нашей эры.

Волнолом в окрестностях Неаполя близ Путеол, созданный с использованием римского бетона

Одним из первых сооружений, при строительстве которого была использована пуццолана в качестве гидравлической добавки в бетон, был волнолом в окрестностях Неаполя, сохранившийся до наших дней. Несмотря на то, что туфовые блоки из этого волнолома за тысячи лет подверглись эрозии, сам пуццолановый раствор между ними хорошо сохранился.

Состав римского бетона

В зависимости от назначения раствора римляне применяли известь и пуццолану в различных пропорциях. Однако наиболее распространенным был состав 1:2, где на 1 часть извести приходилось 2 части пуццоланы. Прочность такого бетона доходила более чем до 10 МПа.

Например, итальянскую пуццолану, как и греческую санторинскую землю, в большом количестве применяют и теперь в гидротехническом строительстве в разных странах. На Канарских островах, где пуццолана, как и в Италии, встречается повсеместно, соотношение между известью и пуццоланой принималось составляло 1 : 5. Из бетонов таких составов построены гидротехнические и ирригационные сооружения, которые стоят в течение многих веков.

Воздушная известь в сочетании с пуццоланой и другими гидравлическими добавками была наиболее распространенным гидравлическим цементом того времени. И именно в применении гидравлической добавки к воздушной извести заключена одна из главных причин долговечности римского бетона.

Надеюсь теперь стало более понятно, почему римский бетон был прочным даже под водой. Также, по этой ссылке вы можете найти еще множество интересной информации по периоду поздней Римской империи и Раннему и Высокому Средневековью.

В настоящий момент мы начинаем реализацию проекта по строительству средневекового замка Castle.men (Минская обл.). Если у вас есть желание принять участие в строительстве и развитии замка, то пишите нам:

Мы в Telegram