راز ماندگاری بتن روم باستان؛ چرا بناها ۲ هزار سال دوام آوردند؟

1

این‌که چگونه بتن روم باستان توانسته بیش از ۲ هزار سال در برابر زلزله، آب دریا و فوران‌های آتشفشانی دوام بیاورد، مدت‌ها یک معمای علمی بود. حالا کشفی تازه در شهر پمپئی پرده از این راز برداشته و نشان می‌دهد که رومی‌ها قرن‌ها جلوتر از زمان خود فکر می‌کرده‌اند.

کشفی شگفت‌انگیز در پمپئی

باستان‌شناسان در جریان کاوش‌های جدید در ویرانه‌های پمپئی، به یک کارگاه ساختمانی کاملاً سالمِ ۲ هزار ساله دست یافتند. در این محل، نه‌تنها سازه‌ها تخریب نشده بودند، بلکه مواد اولیه مورد استفاده برای ساخت بتن نیز به‌طور کامل باقی مانده بود.

این کشف، سرنخ‌های مهمی درباره دلیل دوام خارق‌العاده بتن روم باستان در اختیار دانشمندان قرار داد؛ دوامی که بتن مدرن حتی به آن نزدیک هم نمی‌شود.

چرا بتن مدرن شکست می‌خورد اما بتن رومی نه؟

بتن‌های امروزی با گذر زمان دچار ترک‌خوردگی، پوسته‌شدن و فرسایش می‌شوند. در مقابل، سازه‌های رومی با وجود:

• زلزله‌های شدید
• تماس مداوم با آب شور دریا
• قرار گرفتن در نزدیکی آتشفشان‌ها

تا حد زیادی سالم باقی مانده‌اند. این تفاوت چشمگیر، توجه پژوهشگران را به فناوری ساخت بتن در روم باستان جلب کرد.

نقش کلیدی «روش مخلوط‌سازی داغ»

به گزارش The Vice، محققان به‌تدریج در حال درک فرایندی هستند که بتن روم باستان را تا این حد مقاوم کرده است. مهم‌ترین عامل، استفاده از روشی به نام:

Hot Mixing یا «مخلوط‌سازی داغ»

مخلوط‌سازی داغ چگونه عمل می‌کند؟

در این روش، استادکاران رومی:

• خاکستر آتشفشانی
• آهک زنده آسیاب‌شده

را ابتدا به‌صورت خشک با هم ترکیب می‌کردند و تنها در مرحله آخر، آب را اضافه می‌کردند. با افزودن آب، یک واکنش شیمیایی شدید آغاز می‌شد که دمای بالایی ایجاد می‌کرد و ترکیب را از درون «می‌پخت».

یافته‌های دانشمندان MIT

دانشمندان MIT نتایج این پژوهش را در مجله معتبر Nature Communications منتشر کردند. به گفته آن‌ها، دمای بالای حاصل از این واکنش، مسیرهای شیمیایی جدیدی ایجاد می‌کند که در روش سنتی «خاموش‌کردن آهک» امکان‌پذیر نیست.

تفاوت با روش خاموش‌سازی آهک

در روش رایج‌تر:

• آهک ابتدا با آب ترکیب می‌شود
• سپس به مخلوط بتن اضافه می‌گردد

این شیوه، امکان شکل‌گیری برخی ساختارهای معدنی حیاتی را از بین می‌برد؛ ساختارهایی که در بتن رومی نقش کلیدی دارند.

بتنی که خودش را ترمیم می‌کند

یکی از شگفت‌انگیزترین نتایج این روش، ایجاد ذراتی به نام:

کلوخه‌های آهکی (Lime Clast)

این ذرات سفیدرنگ معدنی، پیش‌تر به‌عنوان نشانه‌ای از اختلاط نادرست تلقی می‌شدند. اما تحقیقات جدید نشان داد که این کلوخه‌ها، راز اصلی خودترمیمی بتن روم باستان هستند.

مکانیزم خودترمیمی چگونه کار می‌کند؟

زمانی که در بتن ترک ایجاد می‌شود:

• آب به درون ترک نفوذ می‌کند
• با کلوخه‌های آهکی واکنش می‌دهد
• مواد معدنی جدیدی تشکیل می‌شود

این فرایند، ترک‌ها را به‌صورت طبیعی پر می‌کند و باعث می‌شود سازه برای نسل‌ها پایدار بماند.

حل معمای ویتروویوس

این کشف، معمایی قدیمی را نیز حل کرد. ویتروویوس، معمار و نظریه‌پرداز رومی، در متون خود روشی برای ساخت بتن توصیف کرده بود که با یافته‌های باستان‌شناسی همخوانی نداشت.

تناقض تاریخی چه بود؟

ویتروویوس توصیه می‌کرد آهک ابتدا خاموش شود و سپس به بتن اضافه گردد. اما این روش، توضیحی برای وجود کلوخه‌های آهکی ارائه نمی‌داد.

پمپئی پاسخ را داد

مواد اولیه کشف‌شده در پمپئی نشان می‌دهد که در عمل:

• آهک زنده آسیاب می‌شد
• با ماده‌ای به نام پوزولان به‌صورت خشک ترکیب می‌گردید
• آب تنها در محل کارگاه اضافه می‌شد

به‌گفته پژوهشگران، ویتروویوس کاملاً اشتباه نکرده بود؛ اما توضیحات او یا ناقص بوده یا برای زمان خودش به‌روز محسوب نمی‌شده است.

الهامی برای بتن آینده

دانشمندان معتقدند این یافته‌ها می‌تواند مسیر طراحی بتن‌های مدرن پایدارتر را تغییر دهد. هدف، تولید بتنی با:

• عمر طولانی‌تر
• آسیب زیست‌محیطی کمتر

اگرچه بتن آینده کپی دقیق بتن روم باستان نخواهد بود، اما به‌گفته محققان، ریشه‌های آن عمیقاً در فناوری ۲ هزار ساله رومی‌ها قرار دارد.

جمع‌بندی

راز ماندگاری بناهای روم باستان، ترکیبی هوشمندانه از مواد طبیعی، واکنش‌های شیمیایی کنترل‌شده و نگاهی مهندسی به آینده بوده است؛ نگاهی که هنوز هم می‌تواند برای دنیای مدرن الهام‌بخش باشد.

اگر به فناوری‌های باستانی و نوآوری‌های مهندسی علاقه‌مند هستید، این مقاله را به اشتراک بگذارید یا دیدگاه خود را در بخش نظرات بنویسید.