Vì sao bê tông thời La Mã cổ đại bền chắc sau hàng nghìn năm?

Người La Mã cổ đại từ lâu đã được xem là những bậc thầy về xây dựng, khi nhiều công trình dẫu có từ cách đây hàng nghìn năm, nhưng vẫn trụ vững và thậm chí có đầy đủ chức năng.

Tiêu biểu nhất phải kể tới Đền Pantheon, vẫn còn nguyên vẹn dù đã gần 2.000 năm tuổi, hay hệ thống cầu dẫn nước Aqua Virgo vẫn đang cung cấp nước sạch cho đài phun nước và người dân địa phương.

Bí quyết đằng sau sự thành công của những kỳ quan này là loại bê tông có tên pozzolanic. Được biết, hỗn hợp này được đặt tên theo thành phố Pozzuoli của nước Ý – nơi luôn dồi dào 2 loại nguyên liệu chính tạo nên bê tông, là tro núi lửa và vôi.

Theo các chuyên gia, khi trộn với nước, hai vật liệu này có thể phản ứng để tạo ra bê tông bền chắc.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu quốc tế đến từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát hiện ra rằng không chỉ các đặc tính của vật liệu, mà kỹ thuật được sử dụng để trộn chúng với nhau cũng góp phần tạo ra sự khác biệt.

Bởi vì vật liệu dù cứng tới đâu, cũng khó lòng bền vững trước những tác động của thời gian, thời tiết.

Dựa trên các tài liệu cổ còn sót lại, nhóm nghiên cứu đã vén được tấm màn bí ẩn đằng sau loại vật liệu đặc biệt bền chắc này. Theo đó, người La Mã cổ đại đã trộn trực tiếp vôi sống với pozzolanic và nước ở nhiệt độ cực cao.

Đây là một quy trình mà nhóm gọi là “trộn nóng”, dẫn đến thành quả là các miếng vôi đóng cục. Có 2 lợi ích từ điều này.

Đầu tiên, khi toàn bộ khối bê tông được nung ở nhiệt độ cao, nó cho phép xảy ra một số phản ứng hóa học mà vốn dĩ không thể thực hiện được nếu chỉ sử dụng vôi tôi.

Thứ hai, nhiệt độ tăng này làm giảm đáng kể thời gian bảo dưỡng và đông kết do tất cả các phản ứng đều được đẩy nhanh. Kết quả dẫn tới một tính năng mới cho vật liệu: Tự phục hồi.

Theo các nhà nghiên cứu, khi các vết nứt xuất hiện trên lớp bê tông, chúng thường sẽ di chuyển đến các mảnh vôi, nơi có diện tích bề mặt lớn hơn các hạt khác.

Tuy nhiên, các kiến trúc sư thời La Mã cổ đại đã tính đến điều này. Với loại vật liệu xây dựng mang tính biểu tượng của mình, khi nước chảy vào các vết nứt, nó tiếp tục phản ứng với vôi để tạo thành dung dịch canxi carbonat.

Chất này đóng vai trò như lớp keo kết dính, giúp dán chặt vết nứt lại với nhau, đồng thời không cho chúng lan rộng hơn nữa.

Bằng cách sử dụng nguyên liệu và cách pha trộn sáng tạo, người La Mã đã có thể tạo ra loại bê tông có khả năng tự phục hồi siêu nhanh, giúp công trình “tự hàn gắn” sau khi có sự cố, và trường tồn suốt hàng thiên niên kỷ.