Βιομηχανία

13 λόγοι που ξέρουμε γιατί το ρωμαϊκό σκυρόδεμα είναι ισχυρότερο από το σύγχρονο ισοδύναμο του

13 λόγοι που ξέρουμε γιατί το ρωμαϊκό σκυρόδεμα είναι ισχυρότερο από το σύγχρονο ισοδύναμο του


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Όποιος έχει επισκεφθεί τη Ρώμη, ή οποιαδήποτε άλλη πόλη όπου οι παλιές ρωμαϊκές κατασκευές στέκονται ψηλά σήμερα, πιθανότατα θα θαυμάσει την εφευρετικότητα των αρχαίων Ρωμαίων.

Μία από τις πιο έξυπνες δημιουργίες αυτών των ολοκληρωμένων μηχανικών ήτανopus caementicium, γνωστό σήμερα ως ρωμαϊκό σκυρόδεμα. Μέχρι πριν από μόλις τρία χρόνια, η συνταγή για αυτό το υλικό είχε χαθεί εντελώς στο χρόνο.

Το 2017, ωστόσο, οι ερευνητές έσπασαν το μυστικό. Σήμερα, οι σύγχρονοι μηχανικοί εξακολουθούν να μαθαίνουν από αυτές τις μεθόδους που είναι άνω των 2000 ετών. Εδώ είναι μερικά από τα πιο συναρπαστικά γεγονότα σχετικά με το ρωμαϊκό σκυρόδεμα.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: 15 ΕΠΙΚΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΑΧΕΣ που άλλαξαν το ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΙΣΤΟΡΙΑΣ

1. Όλα ξεκίνησαν με τη Ρωμαϊκή Αρχιτεκτονική Επανάσταση

Η Ρωμαϊκή Αρχιτεκτονική Επανάσταση, γνωστή και ως Σκυρόδεμα Επανάσταση, ξεκίνησε με τη Ρωμαϊκή Δημοκρατία που ιδρύθηκε το 509 π.Χ. και άκμασε με την έλευση της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας το 27 π.Χ.

Είναι περίπου αυτή την εποχή που οι Αρχαίοι Ρωμαίοι υιοθέτησαν την ευρεία χρήση κατασκευών αρχιτεκτονικών μορφών όπως καμάρες, γέφυρες, υδραγωγεία, τρούλους και θόλους. Για την κατασκευή αυτών, θα χρειαζόταν ένα εξαιρετικά ανθεκτικό υλικό.

2. Το σκυρόδεμα ήταν ο ακρογωνιαίος λίθος για την επανάσταση

Χρειάστηκε μεγάλη εφευρετικότητα για το σχεδιασμό κατασκευών όπως ο θόλος του Πάνθεον στη Ρώμη (χτισμένος περίπου το 113 μ.Χ.), ένας πρώην ρωμαϊκός ναός μετατράπηκε σε καθολική εκκλησία που προσελκύει τουρίστες από όλο τον κόσμο. Σήμερα, σχεδόν 2000 χρόνια μετά την κατασκευή του, εξακολουθεί να είναι ο μεγαλύτερος θόλος από σκυρόδεμα χωρίς οπλισμό.

Ωστόσο, η ανάπτυξη ενός συγκεκριμένου υλικού ήταν απαραίτητη για την πραγματοποίηση αυτών των κατασκευών: Ρωμαϊκό σκυρόδεμα. Αν και τα ιστορικά έγγραφα σχετικά με το υλικό είναι λιγοστά, γνωρίζουμε ότι ήταν σίγουρα σε ευρεία χρήση από περίπου το 150 π.Χ. Μερικοί μελετητές ισχυρίζονται ότι αναπτύχθηκε περίπου έναν αιώνα πριν από εκείνη την εποχή.

3. Οι Ρωμαίοι ήξεραν πόσο ισχυρή ήταν η «απόρθητη» εφεύρεσή τους

Όπως επισημαίνουν οι συγγραφείς της μελέτης του 2017 που ανέλυσαν το ρωμαϊκό σκυρόδεμα, οι Ρωμαίοι "ξόδεψαν τεράστια δουλειά [στην ανάπτυξη ρωμαϊκού σκυροδέματος] - ήταν πολύ, πολύ έξυπνοι άνθρωποι."

Όταν είχαν αναπτύξει το σκυρόδεμα στην απαιτούμενη δύναμη, γνώριζαν απόλυτα τα επιτεύγματά τους. Όπως εξηγεί η μελέτη, ο Πλίνιος ο Πρεσβύτερος έγραψε στη Φυσική Ιστορία του ότι είναι «εμποτισμένος στα κύματα και κάθε μέρα πιο δυνατός».

4. Η ακριβής συγκεκριμένη συνταγή χάθηκε στην ιστορία

Αν και οι σύγχρονοι μηχανικοί και οι αρχιτέκτονες έχουν εκπλαγεί από καιρό για τη διαρκή δύναμη της ρωμαϊκής αρχιτεκτονικής και του ρωμαϊκού σκυροδέματος, ο φόβος είναι ότι η ακριβής μέθοδος που χρησιμοποίησαν οι αρχαίοι Ρωμαίοι μπορεί να έχει χαθεί εντελώς στο χρόνο - εξαφανίστηκε με την πτώση της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας.

«Η συνταγή χάθηκε εντελώς», δήλωσε η γεωλόγος του Πανεπιστημίου της Γιούτα, Marie Jackson, σε δελτίο τύπου το 2017. Αν και ο Τζάκσον έχει περάσει χρόνια μελετώντας εκτενώς αρχαία ρωμαϊκά κείμενα αναζητώντας το απίστευτα ισχυρό πρωτότυπο μείγμα που χρησιμοποιείται για την κατασκευή ρωμαϊκού σκυροδέματος, κανένα κείμενο δεν ακόμα βρέθηκε με μια ολοκληρωμένη συνταγή.

5. Ορισμένα ιστορικά έγγραφα δίνουν ενδείξεις

Ο Βιτρούβιος, γύρω στο 25 π.Χ., έγραψε στο δικό τουΔέκα βιβλία για την αρχιτεκτονική,ειδικοί τύποι αδρανών που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή κονιαμάτων ασβέστη.

Για δομικά κονιάματα, συνέστησε το pozzolana (pulvis puteolanusστα λατινικά), ηφαιστειακή άμμος από τα κρεβάτια του Pozzuoli.

Ο Βιτρούβιος περιέγραψε αναλογία 1 μέρους ασβέστη προς 3 μέρη ποζολάνα για τσιμέντο που χρησιμοποιείται σε κτίρια. Για υποβρύχια εργασία, καθόρισε αναλογία 1: 2 ασβέστη προς pozzolana για υποβρύχια εργασία - πρακτικά η ίδια αναλογία που χρησιμοποιείται σήμερα για σκυρόδεμα σε θαλάσσιες τοποθεσίες.

6. Οι κυματοθραύστες από ρωμαϊκό σκυρόδεμα είναι εντυπωσιακά ισχυροί

Όπως έγραψε ο Πλίνιος ο Πρεσβύτερος, το ρωμαϊκό σκυρόδεμα ήταν «διαπερατό από τα κύματα». Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι οι Αρχαίοι Ρωμαίοι ήταν πρωτοπόροι στις αρχές της υποβρύχιας κατασκευής.

Μέχρι τον πρώτο αιώνα, Ρωμαίοι μηχανικοί άρχισαν να κατασκευάζουν κατασκευές, όπως κυματοθραύστες, που θα μπορούσαν να αντέξουν τη δύναμη της θάλασσας - πολλές από τις οποίες εξακολουθούν να ισχύουν μέχρι σήμερα. Η πόλη της Καισάρειας (χτισμένη περίπου το 25 π.Χ.) είναι το παλαιότερο γνωστό παράδειγμα ενός μεγάλου μεγέθους υποβρύχιου ρωμαϊκού εργοταξίου. Σήμερα είναι μέρος ενός φυσικού πάρκου στο Ισραήλ.

7. Οι επιστήμονες ανέλυσαν συγκεκριμένους πυρήνες από ρωμαϊκούς προβλήτες, κυματοθραύστες και λιμάνια

Στο πλαίσιο του ιστορικού έργου ROMACONS, ο Τζάκσον και μια ομάδα ερευνητών επισκέφτηκαν συγκεκριμένους πυρήνες που βυθίζονται στο νερό για να μελετήσουν τις ιδιότητές τους.

Εξέτασαν αυτούς τους πυρήνες, που ήταν τμήματα ρωμαϊκών προβλήτων, κυματοθραύστες και άλλες κατασκευές, χρησιμοποιώντας μεθόδους όπως μικροδιαθλάξεις και αναλύσεις μικροφθορισμού στο Advanced Light Source beamline 12.3.2 στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley.

8. Η πρώιμη ανάλυση έδειξε ότι το σκυρόδεμα περιείχε μια σπάνια ουσία που είναι πολύ δύσκολο να παρασκευαστεί

Στις έρευνές τους, ο Τζάκσον και οι συνάδελφοί του βρήκαν ένα πολύ σπάνιο ορυκτό που ονομάζεται αλουμίνιο τορμορίτη στο θαλάσσιο κονίαμα. Οι ορυκτοί κρύσταλλοι σχηματίστηκαν σε σωματίδια ασβέστη μέσω μιας ποζολανικής αντίδρασης σε ελαφρώς υψηλές θερμοκρασίες.

Ήταν μια εκπληκτική ανακάλυψη. «Είναι πολύ δύσκολο να φτιαχτεί», λέει ο Τζάκσον για το αλουμινόχαρτο τορμόριτη. Το να το κάνετε σε ένα εργαστήριο είναι μια επίπονη εργασία που απαιτεί πολύ υψηλές θερμοκρασίες.

8. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι μια χημική αντίδραση εντός του ρωμαϊκού σκυροδέματος την καθιστά ισχυρότερη με την πάροδο του χρόνου

Η ομάδα των ερευνητών κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο αλουμίνιος τορμορίτης σχηματίστηκε όταν το θαλασσινό νερό διεισδύει μέσω του σκυροδέματος σε κυματοθραύστες και σε προβλήτες, διαλύοντας συστατικά της ηφαιστειακής τέφρας και επιτρέποντας τη δημιουργία νέων ορυκτών.

«Ως γεωλόγοι, γνωρίζουμε ότι οι βράχοι αλλάζουν», είπε ο Τζάκσον. «Η αλλαγή είναι μια σταθερά για υλικά γης. Πώς λοιπόν επηρεάζει η αλλαγή την ανθεκτικότητα των ρωμαϊκών κατασκευών; »

Το αλουμίνιο τομπορμίτη έχει πλούσιες σε διοξείδιο του πυριτίου συνθέσεις, που θυμίζουν κρυστάλλους που σχηματίζονται σε ηφαιστειακά πετρώματα. Οι κρύσταλλοι έχουν σχήματα πλακιδίων που χρησιμεύουν στην ενίσχυση της μήτρας τσιμέντου. Αυτές οι αλληλοσυνδεόμενες πλάκες, με τη σειρά τους, αυξάνουν την αντίσταση του ρωμαϊκού σκυροδέματος σε εύθραυστο κάταγμα. «Εξετάζουμε ένα σύστημα που ευδοκιμεί σε ανοικτή ανταλλαγή χημικών με θαλασσινό νερό», εξήγησε ο Τζάκσον.

9. Η δύναμη του ρωμαϊκού σκυροδέματος ήταν εν μέρει μειωμένη

Η δύναμη του ρωμαϊκού σκυροδέματος πιθανότατα έχει δημιουργηθεί μέσα από ένα αποκορύφωμα δοκιμής και σφάλματος, πειραματισμού και τύχης.

Όπως εξήγησε ο Τζάκσον μετά τη διεξαγωγή της έρευνάς της, «οι Ρωμαίοι ήταν τυχεροί στο είδος του βράχου με τον οποίο έπρεπε να εργαστούν. Παρατήρησαν ότι η ηφαιστειακή τέφρα μεγάλωσε τσιμέντο για να παράγει το ταφ. Δεν έχουμε αυτούς τους βράχους σε πολλούς κόσμους, έτσι θα έπρεπε να γίνουν αντικαταστάσεις. "

10. Οι επιστήμονες εργάζονται τώρα για να δημιουργήσουν εκ νέου το ρωμαϊκό σκυρόδεμα χρησιμοποιώντας τη νέα ανακαλυφθείσα συνταγή

Αν και ίσως να μην γνωρίζουμε την ακριβή συνταγή για το ρωμαϊκό σκυρόδεμα, η επιστημονική κοινότητα συμφωνεί ότι, σε γενικές γραμμές, παρασκευάζεται από ένα μείγμα ηφαιστειακής τέφρας, ασβέστη (οξείδιο του ασβεστίου), θαλασσινό νερό και κομμάτια ηφαιστειακών πετρωμάτων.

Από τη διεξαγωγή της έρευνας και τη δημοσίευση των ευρημάτων της, ο Τζάκσον συνεργάζεται με τον γεωλογικό μηχανικό Tom Adams για να αναπτύξει μια συνταγή αντικατάστασης χρησιμοποιώντας υλικά από τις δυτικές ΗΠΑ.

11. Χρειάζεται χρόνο για να γίνει ισχυρότερο από το σύγχρονο σκυρόδεμα

Αν και το ρωμαϊκό σκυρόδεμα είναι ισχυρότερο από το τυπικό σύγχρονο σκυρόδεμα, επίσης γνωστό ως σκυρόδεμα Portland, χρειάζεται χρόνος για την ανάπτυξη αυτής της αντοχής, λόγω της διαδικασίας που περιγράφεται στο σημείο 8.

Για αυτόν τον λόγο, μπορεί να μην είναι βιώσιμο υποκατάστατο του σκυροδέματος που χρησιμοποιείται σήμερα. Ωστόσο, θα μπορούσε να είναι χρήσιμο σε ορισμένα περιβάλλοντα - όπως αυτό που περιγράφεται παρακάτω.

12. Ένας επιστήμονας ισχυρίστηκε ότι ένα μεγάλο νέο θαλασσοπούλι στο Ηνωμένο Βασίλειο πρέπει να είναι κατασκευασμένο από ρωμαϊκό σκυρόδεμα

Ο Τζάκσον πρότεινε πρόσφατα ότι ένα μεγάλο έργο - μια προτεινόμενη παλιρροιακή λιμνοθάλασσα που θα κατασκευαστεί στο Swansea του Ηνωμένου Βασιλείου - θα πρέπει να κατασκευαστεί από ρωμαϊκό σκυρόδεμα.

Ο λόγος που έδωσε είναι ότι η λιμνοθάλασσα, η οποία είχε προγραμματιστεί να κατασκευαστεί για να αξιοποιήσει την παλιρροιακή ισχύ, θα χρειαζόταν να λειτουργήσει για 120 χρόνια για να αντισταθμίσει το κόστος κατασκευής του έργου.

«Μπορείτε να φανταστείτε ότι, με τον τρόπο που χτίζουμε τώρα, θα ήταν μια μάζα διαβρωτικού χάλυβα εκείνη την εποχή», εξήγησε ο Τζάκσον. Χρησιμοποιώντας το ρωμαϊκό σκυρόδεμα, από την άλλη πλευρά, η κατασκευή θα μπορούσε να ενισχυθεί με την πάροδο του χρόνου, που σημαίνει ότι θα μπορούσε να σταθεί για αιώνες.

13. Η έρευνα για το ρωμαϊκό σκυρόδεμα συνεχίζεται σήμερα

Αν και η έρευνα του Τζάκσον και άλλων χρησίμευσε για να απαντήσει σε πολλές ερωτήσεις σχετικά με τις ιδιότητες του ρωμαϊκού σκυροδέματος, πολλά ακόμα δεν είναι ακόμη γνωστά για το πώς αυτό το υλικό αλλάζει για τις μεγάλες χρονικές περιόδους που έχει επιβιώσει.

«Νομίζω ότι [η έρευνα] ανοίγει μια εντελώς νέα προοπτική για το πώς μπορεί να κατασκευαστεί το σκυρόδεμα - ότι αυτό που θεωρούμε διαδικασίες διάβρωσης μπορεί στην πραγματικότητα να παράγει εξαιρετικά ευεργετικό ορυκτό τσιμέντο και να οδηγήσει σε συνεχή ανθεκτικότητα, στην πραγματικότητα, ενισχυμένη ίσως ανθεκτικότητα με την πάροδο του χρόνου," Τζάκσον εξήγησε.

«Οι Ρωμαίοι ανησυχούσαν για αυτό. Αν πρόκειται να οικοδομήσουμε στη θάλασσα, θα πρέπει να μας ενδιαφέρει επίσης. "

Σήμερα, αμέτρητα υδραγωγεία, γέφυρες, προβλήτες και άλλα παλιά κτίρια στέκονται ακόμη σήμερα, δείχνοντάς μας τη μακροχρόνια κληρονομιά της Αρχαίας Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας - και την αυτοκρατορία που χτίστηκε πάνω στα πιο ανθεκτικά τσιμεντένια θεμέλια.


Δες το βίντεο: Game of Thrones: Ανατομία Μιας Σκηνής - Κάψιμο των Επτά Θεών (Φεβρουάριος 2023).