Римский бетон стоит почти 2000 лет, а современный рассыпается за 100. Учёные долго считали, что секрет в пуццолановой реакции — взаимодействии вулканического пепла, извести и воды. Новое исследование, опубликованное в Science Advances, показало: есть ещё один механизм — карбонизация.
Исследователи добрались до туалета на вилле Адриана — поместью императора в 17 милях от Рима, которому 1900 лет. «Никто не реставрирует уборную, — объяснил соавтор работы Пауло Дж. М. Монтейро из University of California, Berkeley. — Материал пролежал 19 веков нетронутым, проводя эксперимент, который никто из живущих не смог бы начать». Команда взяла образец бетона прямо из-под сиденья унитаза, изучила его под микроскопом, просветила рентгеном и сделала химический анализ.
В образце нашли следы пуццолановой реакции — как и ожидалось. Но ключевым оказался кальцит. Он заполняет поры и трещины в бетоне. Кальцит образуется, когда углекислый газ из атмосферы реагирует с соединениями кальция. Минерал цементирует микротрещины, и конструкция со временем не разрушается, а укрепляется.
Работа развивает идеи исследования 2023 года. Тогда выяснили, что римский бетон умел заживлять трещины из-за негашёной извести, оставлявшей в материале богатые кальцием отложения — они реагировали с дождевой водой и рекристаллизовывались. Теперь роль карбонатов подтвердили. «Исследование укрепляет идею, что карбонаты в этих системах динамичны и играют фундаментальную роль, а не второстепенную», — заявил Адмир Масич из MIT, соавтор работы 2023 года.
Монтейро и его коллеги надеются, что секрет римлян поможет создать экологичный бетон. Современный — один из самых массовых материалов на планете, но его производство даёт около 8% мировых выбросов CO₂. По данным ООН, примерно половина зданий, которые будут существовать к 2050 году, ещё не построена. «Мы надеемся, что, разгадав римские секреты долговечности, мы когда-нибудь достигнем устойчивого развития инфраструктуры», — заключил Монтейро.