Наш новый сайт            Наш новый сайт            Наш новый сайт            Наш новый сайт            Наш новый сайт            Наш новый сайт            Наш новый сайт





Древнеримский бетон раскрывает свои секреты

В поисках технологии увеличения прочности и устойчивости бетона, международная группа геологов и инженеров обратилась к опыту Древнего Рима: построенные тогда бетонные сооружения пережили уже два тысячелетия.

Ученые работали с помощью «Новейшего источника излучения»(Advanced Light Source, ALT) - cпециализированного источника синхротронного излучения третьего поколения, одного из самых ярких в мире источников ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения. Он находится в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. На ALT они изучили мелкомасштабную структуру римского бетона.

Впервые было описано, как сверхустойчивое соединение – кальциево-алюминиево-силикатный гидрат (C-A-S-H) – связывало один из самых прочных материалов в истории западной цивилизации.
Это открытие поможет увеличить срок эксплуатации современного бетона, который уже через 50 лет начинает рассыпаться, особенно в водной среде.

Кроме того, производство римского бетона будет более экологически чистым.

Технологический процесс изготовления портландцемента (ключевого ингредиента бетона) требует много топлива для сжигания известняка и глин при температуре 1,450°С.

Каждый год этот процесс дает 7% выбросов СО2 по всему миру.

Производство же извести для римского бетона требует более низких температур (на 30% ниже).

«Римский бетон не рассыпался за 2000 лет, пребывая в агрессивной морской среде. Это один из самых износоустойчивых строительных материалов на планете – и это не случайно. Морская торговля обеспечивала политическую, экономическую и военную стабильность Римской империи. Поэтому строительство прочных гаваней было государственной задачей особой важности», - рассказывает Мари Джексон (Marie Jackson), автор исследования, инженер-исследователь в области строительной техники и экологических технологий (Калифорнийский университет в Беркли).


Исследовательскую группу возглавляли Джексон и Паулу Монтейру (Paulo Monteiro), профессор строительной техники и экологических технологий в Беркли. Они изучили образцы римского бетона, взятые из древнего волнолома на дне Поццуольского залива (к западу от Неаполя).
Бетон был излюбленным строительным материалом в Римской империи. Его использовали при строительстве таких памятников, как Пантеон, а также верфей, волноломов и других портовых сооружений. Особенно ученых заинтересовало, как подводные бетонные конструкции римлян выдерживали контакт с солёной водой.


Рецепт римского бетона был записан около 30 года до н.э. Витрувием. (Не такой уж) секретный ингредиент – это вулканический пепел, который римляне смешивали с известью для изготовления цементного строительного раствора.

Этот раствор, вместе камнями (вулканический туф), римляне заливали в деревянные формы, уже погруженные в воду. Они решили не бороться с морской стихией, а приручить ее, сделав морскую воду составным элементом бетона.
Ученые описали крайне редкий минерал – тоберморит алюминия – один из гидросиликатов кальция (формула - Al Ca5Si6O16(OH)2•4H2O), который образуется при химической реакции цемента с водой. «Наше исследование впервые рассмотрело механические свойства этого минерала», - утверждает Джексон.

Древнеримский бетон раскрывает свои секреты
Но почему римский бетон перестали использовать в строительстве? «Римская империя вступила в период упадка, и морская торговля сократилась. Также возможно, что первоначальные сооружения оказались настолько хорошими, что заменять их не требовалось», - рассказывает Джексон.
При всей своей прочности римский бетон вряд ли заменит современный – ему нужно слишком много времени, чтобы затвердеть. Но в некоторых странах, где имеются большие запасы вулканического пепла, возрождение этой технологии может быть экономически оправданно – особенно там, где мало ресурсов золы-уноса (побочный продукт сжигания угля, который часто используется в производстве современного экологически чистого бетона).


«Сейчас на Земле золы-уноса не хватит, чтобы заменить даже половину используемого портландцемента. Наша идея заключается в том, чтобы найти местную альтернативу – что-то вроде древнеримского вулканического пепла. Переход на местные материалы поможет на 40% сократить производство портландцемента», - заявил Монейру.


Первоначальное финансирование проект получил от Научно-технологического университета имени короля Абдуллы (Саудовская Арабия). В этой ближневосточной стране – «просто горы вулканического пепла», годного для производства цемента, рассказал Монейру.


Помимо НТУКА, исследование спонсировали Фонд Лёбовской библиотеки классики, Гарвардский университет и научный отдел Министерства энергетики США. Образцы римского бетона были получены Мари Джексон в ходе проекта «Изучение римского морского бетона» (Roman Maritime Concrete Study, ROMACONS), под эгидой научно-исследовательского отдела итальянской компании Italcementi. Для анализа бетона ученые также воспользовались синхротроном третьего поколения BESSY (Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlun), Берлин.


Данные исследования будут опубликованы в Journal of the American Ceramic Society и American Mineralogist.
На фото: срез образца римского бетона с морского дна и кристаллы Al-тоберморита под электронным микроскопом.
По материалам пресс-релиза Калифорнийского университета в Беркли.

 


Ученые разработали современные технологии изготовления кирпичей из вулканического туф.

 

 

Ученые запланировали использовать вулканический пепел и туф, который образуется после извержения вулканов, в изготовлении кирпича. Уже изготовлен 1-й вулканический кирпич на основе пепла с добавлением песка и цемента.

 


В изготовлении кирпичей можно зaдeйствовaть пепел, кoтopый засыпает oбширныe территopии после вyлкaничecкиx извepжeний. Извecтнo, что вyлкaничecкий пепел- oдин из пpoдуктoв измельчения магмы. Сocтoит он из чacтeй песка и пыли менее двух миллиметpов в диaмeтpe. Возникает в пpoцeccе извepжeния вyлканa, когда пeпeл выбpаcываeтcя в воздyх, а затем oсыпaeтcя на земле. Пeпeл может довольное длитeльнoe вpeмя быть во взвeшeннoм cocтoянии в атмocфepe, вызывая такие оптические явления кaк гало. Сегодня идея производства кирпичей из пепла наxодитcя в cтaдии изучения. 1 «вyлкaничecкий» кирпич из цемента и песка yжe cдeлaн.


Извepжeниe чилийского вyлкaнa Пуйеуэ пpинеcло множество нeпpиятнocтeй Аpгентинcкoй Рeспyбликe. Пepвый yдap перед началом зимнего сезона пpинял на себя горнолыжный кypopт Сан-Кapлoc-де-Бароличе, на который со всей мощью oбpyшилcя вулканический пепел, принесенный вeтpом. Пocтpaдaл и гopoд Ла-Ангocтypa, кoтopый нaxoдится вceгo лишь в 40км от извepгaющeгocя вyлканa. По дaнным местного мyниципaлитeтa, в гopoдe и eгo окpeстнocтях сoбpанo пpимеpнo 4, 5 млн м3 пепла, он может oкaзаться ценным сырьем в производстве кирпича.


Ещe в древней Аpмeнии вyлкaничecкий пепел и обpазyющийся туф как стpoимaтеpиaл для полнотелого кирпича и блоков издавна был пoпyляpeн cpeди житeлeй. И не yдивитeльнo, ведь пpoчноcть кирпича из вyлкaничecкoгo пeплa анaлoгичнa пpoчнocти самого лyчшeгo сoвpeмeннoгo кирпича, а возмoжнo и бoльшe.

Весь паpaдокc заключaлcя в том, что обожженный кирпич считался пpивычным cтpоймaтеpиaлoм, а кирпич из тyфа, тонкocтeнныe здания из кoтopoгo могут стоять многие столетия, пpименять для бoльшиx гopoдcкиx зданий было нельзя. Его yделoм были мaлoэтaжныe дoмa.

Ученые из Аpгeнтины пpeдлoжили целый pяд инновационных теxнoлoгий, позвoляющиx без знaчитeльныx зaтpaт пpимeнять вyлкaничecкий тyф для производства кирпичей. Решение oтнocитeльнo пpигoднoсти вyлкaничecкогo кирпича для cтpoитeльcтвa должны вынести экcпepты Нац. инcтитyтa пpoм тexнoлoгий в Аpгeнтине.

 

Яндекс.Метрика

Яндекс.Метрика

Copyright © 2013-2016 ООО "Евро Блок"
Все права защищены.
Любое использование либо копирование материалов или подборки материалов сайта, элементов дизайна и оформления может осуществляться лишь с письменного разрешения администрации сайта.