Vì sao tòa nhà La Mã trường tồn với thời gian?

Du khách tham quan đền Pantheon có mái vòm bê tông không có cốt thép - một trong những kỳ công kiến trúc của đế chế La Mã cổ đại. Ảnh: CNN

Bê tông thực chất là đá tự nhiên hoặc đá nhân tạo, được hình thành bằng cách trộn xi măng. Chất liên kết thường được tạo ra từ đá vôi, nước, cốt liệu mịn (cát hoặc đá dăm được nghiền mịn) và cốt liệu thô (sỏi hoặc đá dăm).

Theo ông Masic, các văn bản La Mã đã đề xuất việc sử dụng vôi tôi (vôi được kết hợp với nước trước khi trộn) trong chất kết dính. “Đó là lý do tại sao các học giả cho rằng đây là cách bê tông La Mã được tạo ra”, ông Masic nói.

Xem xét sâu hơn, các nhà nghiên cứu kết luận rằng các cục vôi phát sinh do sử dụng vôi sống (canxi oxit) khi trộn bê tông, chứ không phải vôi tôi. Vôi sống là loại có phản ứng mạnh nhất và nguy hiểm nhất của đá vôi khô.

Phân tích bổ sung về bê tông cho thấy các lớp vôi hình thành ở nhiệt độ khắc nghiệt có được do sử dụng vôi sống và “trộn nóng” là chìa khóa tạo nên tính chất bền vững của bê tông.

Trong một thông cáo báo chí, ông Masic cho biết lợi ích của việc “trộn nóng” sẽ tăng lên gấp đôi. Đầu tiên, khi toàn bộ bê tông được nung nóng ở nhiệt độ cao, nó tạo ra các chất hóa học không thể có nếu chỉ sử dụng vôi tôi, tạo ra các hợp chất sẽ không thể hình thành nếu thiếu nhiệt độ cao.

Thứ hai, nhiệt độ tăng này làm giảm đáng kể quá trình bảo dưỡng và đông kết nhiều lần vì tất cả các phản ứng đều được tăng tốc, cho phép việc xây dựng nhanh hơn nhiều.

Để điều tra xem liệu các lớp vôi có phải là nguyên nhân khiến bê tông La Mã có khả năng tự sửa chữa rõ ràng hay không, nhóm đã tiến hành một thí nghiệm. Họ đã làm hai mẫu bê tông, một mẫu theo công thức La Mã và mẫu còn lại được làm theo tiêu chuẩn hiện đại rồi cố tình làm nứt chúng.

Sau hai tuần, nước không thể chảy qua bê tông được làm theo công thức của người La Mã, trong khi nó chảy thẳng qua khối bê tông được làm không có vôi theo tiêu chuẩn hiện đại.

Phát hiện của họ cho thấy, các lớp vôi có thể hòa tan thành các vết nứt và kết tinh lại sau khi tiếp xúc với nước, chữa lành các vết nứt do thời tiết tạo ra trước khi chúng lan rộng.

Các nhà nghiên cứu cho biết, tiềm năng tự phục hồi này có thể mở đường cho việc sản xuất bê tông hiện đại lâu dài hơn và do đó bền vững hơn. Theo nghiên cứu, một động thái như vậy sẽ làm giảm lượng khí thải carbon của bê tông vốn chiếm tới 8% lượng khí thải nhà kính toàn cầu.

Trong nhiều năm, các nhà nghiên cứu đã nghĩ rằng tro núi lửa từ khu vực Pozzuoli, trên vịnh Naples, là thứ đã làm cho bê tông La Mã trở nên bền chắc như vậy.

Loại tro này đã được vận chuyển qua Đế chế La Mã rộng lớn để sử dụng trong xây dựng. Các kiến trúc sư và nhà sử học thời bấy giờ mô tả đây là thành phần chính để sản xuất bê tông. Ông Masic cho rằng, cả hai thành phần này đều quan trọng, nhưng trước đây vôi đã bị bỏ qua.