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Ein 2.050 Jahre altes römisches Grab enthält die Antworten.

Eine neue Studie des Massachusetts Institute of Technology MIT über ein 2.050 Jahre altes römisches Grab hat einige interessante Informationen über die Natur von aufgedeckt. Beton aus der Römerzeit. Obwohl es sich um eine sehr alte Technologie handelt, hat die Haltbarkeit dieses Materials Experten bis jetzt überfordert.

Durch das Studium des Betons einiger der bestehenden römischen Betonstrukturen, das Team hat einige interessante Erkenntnisse entdeckt, die erklären könnten, warum römischer Beton so lange hält. Die Studie wurde kürzlich in der veröffentlicht.Journal der American Ceramic Society.

Im Gegensatz dazu neigt moderner Beton dazu, nach nur wenigen Jahrzehnten durch einen Prozess namens zu reißen und zu bröckeln.Abplatzungen. Aber römischer Beton, der vor der modernen Materialwissenschaft erfunden wurde, scheint ohne das gleiche Problem Jahrhunderte überdauern zu können. Oft sind viele bestehende römische Betonstrukturen angesichts ihres Alters in einem ziemlich guten Zustand – eine Leistung, die nicht reproduziert werden konntenach modernen Betonrezepturen.

Die Studie konzentrierte sich auf das bemerkenswert gut erhaltene Grab einer römischen Adligen, Das Grab von Cecilia Metella und Castrum Caetani Ruinen in Rom. Nach einer detaillierten Analyse des verwendeten Betons scheint das Geheimnis die Verwendung von vulkanischen Zuschlagstoffen und die interessante Art und Weise zu sein, wie der Beton im Laufe der Jahrhunderte auf Regen und Grundwasser reagiert hat.

"Das Verständnis der Entstehung und Prozesse antiker Materialien kann Forscher über neue Wege informieren, um dauerhafte, nachhaltige Baumaterialien für die Zukunft zu schaffen", sagt Admir Masic, außerordentlicher Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen am MIT."DerGrab von Caecilia Metella ist eines der ältesten noch erhaltenen Bauwerke und bietet Einblicke, die zum modernen Bauen inspirieren können."

Das Grab ist interessant ist ein eigenständiges und befindet sich auf der Appian Way in Rom. Ein Wahrzeichen der Via Appia Antica, das Grab istein runder Turm, der auf einer quadratischen Grundfläche steht, insgesamt etwa 21 Meter hoch und 29 Meter im Durchmesser.

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Quelle: Livioandronico2013/Wikimedia Commons

Es wird angenommen, dass es herum gebaut wurde 30 v. Chr., ungefähr zu der Zeit, als die römische Republik von Kaiser Augustus in ein Reich umgewandelt wurde. Die Größe und Qualität des Grabes deuten darauf hin, dass seine ewige Bewohnerin Caecilia eine sehr wichtige Person gewesen sein muss.

Und das war sie. Sie war selbst Mitglied einer aristokratischen Familie und heiratete in die Familie von Marcus Crassus ein, der mit Julius Caesar und Pompeius eine berühmte Allianz einging.

"Der Bau dieses sehr innovativen und robusten Monuments und Wahrzeichens an der Via Appia Antica zeigt, dass sie in hohem Ansehen war", sagt Arie Jackson, wissenschaftlicher außerordentlicher Professor für Geologie und Geophysik an der University of Utah und Co-Autor vondie Studie "Das Betongewebe 2.050 Jahre später spiegelt eine starke und belastbare Präsenz wider."

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Das Grab wurde mit einer sehr ausgeklügelten Bauweise für die damalige Zeit und einer von dem berühmten römischen Architekten beschriebenen Technik gebaut.Vitruvius.

Es wurden dicke Wände aus groben Ziegeln oder vulkanischem Gesteinszuschlag gelegt, die jeweils mit Mörtel aus Kalk und vulkanischem Tephra poröse Glasfragmente und Kristalle aus explosiven Eruptionen verbunden wurden. Dies würde zu Strukturen führen, die "über einen langen Zeitraum hinweg"nicht in Schutt und Asche fallen", Vitruviussagt es uns.

Angesichts der Anzahl von gut erhaltener römischer Beton Strukturen heute, es scheint, als hätte er es auf das Geld abgesehen.

Was ist das Geheimnis der Langlebigkeit von römischem Beton?

Die Studie ergab, dass das Geheimnis der lang anhaltenden Eigenschaften von römischer Beton könnte ein Mineral namens Leuzit sein. Das Mineral ist reich an Kalium, das sich im Laufe der Zeit auflöst und die Grenzfläche zwischen vulkanischen Aggregaten und der zementären Bindematrix effektiv umgestaltet und reorganisiert. Dies verbessert die Kohäsion des Betons und macht ihn im Laufe der Zeit fester.

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"Die Konzentration auf die Gestaltung moderner Betone mit ständig verstärkenden Grenzflächen könnte uns eine weitere Strategie zur Verbesserung der Haltbarkeit der Moderne Baumaterial", erklärt Masic.

"Dies durch die Integration bewährter 'römischer Weisheit' bietet eine nachhaltige Strategie, die die Langlebigkeit unserer modernen Lösungen um Größenordnungen verbessern könnte", fügte er hinzu.

Ein anderes Studienmitglied, Linda Seymour, untersuchte die Mikrostruktur des Betons mit wissenschaftlichen Werkzeugen. „Jedes der Werkzeuge, die wir verwendeten, lieferte einen Hinweis auf die Prozesse im Mörtel“, erklärte Seymour.

Rasterelektronenmikroskopie REM und energiedispersive Röntgenspektrometrie gehören zu den anregendsten. Erstere ist in der Lage, die Mikrostrukturen des Mörtels im Mikrometerbereich darzustellen. Letzteres ermöglicht es den Forschern, die elementare Zusammensetzung zu bestimmen.

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"Diese Informationen ermöglichen es uns, verschiedene Bereiche im Mörser schnell zu erkunden und Bausteine ​​zu unseren Fragen herauszusuchen", sagt Seymour. Der Trick, fügt sie hinzu, besteht darin, mit jedem Instrument genau das gleiche Bausteinziel zu treffenwenn dieses Ziel nur etwa die Breite eines Haares hat.

Moderne Wissenschaft enthüllt alte Geheimnisse

Das genaue Studium der Betonwände des Grabes zeigt, dass der Mörtel vulkanisches Tephra enthält, der große Ziegelbrocken und Lavazuschlag bindet. Ähnlich dem Mörtel, der auf den 120 Jahre später gebauten Märkten von Trajan verwendet wird, besteht dieser "Kleber" aus aBaustein namens CASH-Bindungsphase Calcium-Aluminium-Silikat-Hydrat, zusammen mit Kristallen eines Minerals namens Strätlingit.

Quelle: Diliff/Wikimedia Commons

Das für Caecilias Grab verwendete Tephra ist jedoch viel reicher an Leuzit. Im Laufe der Jahrhunderte, als die Grabwände Regen und Grundwasser ausgesetzt waren, löste sich der Leuzit auf und gab immer mehr Kalium in die Mischung frei. Für modernen Beton wäre diessehr problematisch, da ein Überschuss an Kalium expansive Gele erzeugen würde, die Mikrorisse und schließlich eine Verschlechterung der Struktur verursachen würden.

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Aber in den Grabwänden löste sich das Kalium auf und rekonfigurierte die CASH-Bindungsphase.

"Mit Röntgenbeugungs- und Raman-Spektroskopie-Techniken konnten wir untersuchen, wie sich der Mörser verändert hat", sagt Seymour.

"Wir sahen CASH-Domänen, die nach 2050 Jahren intakt waren und einige, die sich aufspalteten, dünn oder anders in der Morphologie waren. Insbesondere Röntgenbeugung ermöglichte eine Analyse der lichten Domänen bis hin zu ihrer atomaren Struktur. Wir sehendass die dünnen Domänen diese nanokristalline Natur annehmen", erklärt sie.

Diese umgestalteten Domänen "schaffen offensichtlich robuste Komponenten des Zusammenhalts im Beton", sagt Jackson. In diesen Strukturen bildet sich, anders als in den Märkten von Trajan, wenig Strätlingit.

"Die Schnittstelle zwischen den Aggregaten und dem Mörtel Jeder Beton ist von grundlegender Bedeutung für die Haltbarkeit der Struktur", sagt Masic. "In modernen Beton können die Alkali-Kieselsäure-Reaktionen, die expansive Gele bilden, die Grenzflächen selbst des härtesten Betons beeinträchtigen."

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"Es stellt sich heraus, dass die Grenzflächen in der alten Römerzeit Beton des Grabes von Caecilia Metella werden durch langfristige Umgestaltung ständig weiterentwickelt", fügte Masic hinzu. "Diese Umgestaltungsprozesse verstärken die Grenzflächen und tragen möglicherweise zu einer verbesserten mechanischen Leistung und Widerstandsfähigkeit des alten Materials bei."

Sie können das Original-Forschungspapier in der lesenJournal der American Ceramic Society.

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