Οι Ρωμαίοι έφτιαχναν καλύτερο σκυρόδεμα από ότι εμείς σήμερα

2.000 χρόνια μετά, χρησιμοποιούμε κυρίως τσιμέντο τύπου πόρτλαντ και φτιάχνουμε γέφυρες, λιμάνια και τεράστιες κατασκευές που συνεχώς διαβρώνονται από τους ωκεανούς. Και τα ρωμαϊκά τείχη και λιμάνια κάθονται εκεί ατάραχα σαν να μας κοροϊδεύουν.

Το θαλασσινό νερό όχι μόνο δεν το διαβρώνει αλλά το ενισχύει ακόμη περισσότερο.

Η επιτυχία του ρωμαϊκού σκυροδέματος οφείλεται στα ηφαιστειακά υλικά με τα οποία έφτιαχναν το μείγμα. Ήταν τυχεροί γιατί είχαν ενεργά ηφαίστεια στη Ρωμαϊκή αυτοκρατορία, όπως ο Βεζούβιος, η Έτνα, το Στρομπόλι, τα Φλεγραία Πεδία (Campi Flegrei) και ήταν έξυπνοι για να χρησιμοποιούσαν στο έπακρο ότι τους προσέφερε η φύση. Έβλεπαν, λοιπόν, ότι η στάχτη κοντά στα ηφαίστεια γινόταν σκληρή σαν πέτρα.

Στην εικόνα φαίνονται τα ηφαίστεια (κόκκινα τρίγωνα), τα αρχαία ρωμαϊκά λιμάνια με σκυρόδεμα και τα σημεία όπου ελήφθησαν δείγματα για εξέταση της σύστασης του τσιμέντου (πράσινοι κύκλοι, 1 = Portus Cosanus, 2 = Portus Traianus, 3 = Portus Neronis, 4 = Baianus Sinus)

Κάπου το 30 π.Χ. ο Ρωμαίος μηχανικός Vitruvius παρατήρησε ότι αν συνδυαστούν ηφαιστειακή στάχτη, ασβέστης και θαλασσινό νερό, γινόταν ένα πολύ σκληρό τσιμέντο. Το μείγμα έκανε μια χημική αντίδραση που λέγεται ποζολανική αντίδραση και που απελευθέρωνε θερμοκρασία (65-93 ^oC) ακόμα και 2 χρόνια μετά την έγχυση του τσιμέντου.

Το θαλασσινό νερό δε τον έχουμε συνηθίσει να ενισχύει τα υλικά παρά μάλλον να τα χαλάει. Γεμάτο με μεταλλικά στοιχεία και άλατα είναι ικανό να σκάβει φαράγγια μέσα στη Γη.

Καθώς το θαλασσινό νερό εισχωρεί στο τσιμέντο, τα μεταλλικά του στοιχεία αντιδρούν με τα μέταλλα στη στάχτη, που περιέχει υψηλό ποσοστό πυριτίου ή αργιλίου και σχηματίζουν ενώσεις με υδραυλικές ιδιότητες, όπως το τσιμέντο. Τέτοιες ενώσεις έχουν δημιουργηθεί στο εργαστήριο με ποζολανική αντίδραση αλλά υπό υψηλές θερμοκρασίες. Το τσιμέντο των Ρωμαίων τις σχημάτιζε σταδιακά στο πέρασμα του χρόνου, χωρίς υψηλές θερμοκρασίες.

Η ακριβής φόρμουλα μάλλον χάθηκε στην ιστορία αλλά οι ερευνητές το αναλύουν για να δημιουργήσουν κάτι ανάλογο. Τέτοια σκυροδέματα είναι απαραίτητα σε υποθαλάσσιες κατασκευές που χρειάζονται πολυετή αντοχή όπως οι μονάδες παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, και οι χώροι αποθήκευσης επικίνδυνων ραδιενεργών αποβλήτων. 

--

Πηγή:

Jackson, M. D., Mulcahy, S. R., Chen, H., Li, Y., Li, Q., Cappelletti, P., & Wenk, H. R. (2017). Phillipsite and Al-tobermorite mineral cements produced through low-temperature water-rock reactions in Roman marine concrete. American Mineralogist, 102(7), 1435-1450.

Jackson, M. D., Chae, S. R., Mulcahy, S. R., Meral, C., Taylor, R., Li, P., ... & Wenk, H. R. (2013). Unlocking the secrets of Al-tobermorite in Roman seawater concrete. American Mineralogist, 98(10), 1669-1687.