Gần hai thiên niên kỷ sau khi Đế chế La Mã đạt đến đỉnh cao quyền lực, nhiều công trình kiến trúc tráng lệ của họ vẫn sừng sững vượt thời gian. Những kỳ quan như đền Pantheon ở Rome, cầu máng nước ở Segovia, Tây Ban Nha, hay các nhà tắm La Mã tại Anh quốc là minh chứng cho sự bền bỉ đáng kinh ngạc. Bí quyết đằng sau tuổi thọ phi thường của các công trình này nằm ở việc sử dụng một loại vật liệu đặc biệt: bê tông La Mã.
Các nhà nghiên cứu ngày nay vẫn đang nỗ lực tìm hiểu chính xác công thức tạo nên bê tông La Mã. Tuy nhiên, theo Live Science, họ đã có được những manh mối quan trọng, bao gồm việc xác định các thành phần chính và khám phá khả năng tự phục hồi độc đáo của loại vật liệu này khi tiếp xúc với nước mưa.
Để hiểu rõ hơn, cần so sánh với bê tông hiện đại. Bê tông hiện đại bắt đầu với xi măng, mà thành phần chủ yếu là đá vôi trầm tích, vốn cấu tạo từ canxi cacbonat. Hợp chất này cũng được tìm thấy trong tự nhiên, chẳng hạn như vỏ trứng và vỏ sò. Đá vôi được trộn với các vật liệu khác như đất sét, sau đó nung ở nhiệt độ rất cao (1.482 độ C) để tạo ra clinker. Nghiền clinker cùng với một số chất phụ gia thành bột mịn sẽ tạo ra xi măng. Loại xi măng phổ biến nhất hiện nay là xi măng Portland, có tuổi thọ trung bình từ 75 đến 100 năm, tùy thuộc vào môi trường.
Bê tông La Mã lại là một hỗn hợp hoàn toàn khác biệt. Phó giáo sư Kevin Dicus, chuyên ngành cổ điển học tại Đại học Oregon, cho biết người La Mã đã sử dụng bê tông từ thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên. Bí mật của bê tông La Mã nằm ở cả thành phần và phương pháp trộn, trong đó vật liệu quan trọng nhất là pozzolan, hay còn gọi là tro núi lửa. Người La Mã khai thác tro từ các mỏ núi lửa ở thành phố Pozzuoli, Italy, và vận chuyển chúng đi khắp đế chế. Silic dioxide và nhôm oxit trong tro núi lửa phản ứng với vôi và nước ở nhiệt độ môi trường, tạo ra một loại bê tông có độ bền vượt trội. Pozzolan cũng được sử dụng để tạo ra xi măng thủy lực, có khả năng đông cứng ngay cả dưới nước.
Một thành phần quan trọng khác của bê tông La Mã là các mảnh vôi sống, yếu tố then chốt mang lại khả năng tự phục hồi. Theo thời gian, bê tông bị phong hóa và suy yếu, nhưng nước có thể thấm vào các vết nứt và tiếp cận các mảnh vôi này. Khi vôi sống phản ứng với nước, nó tạo ra các tinh thể canxit, lấp đầy các vết nứt. Nhờ cơ chế này, bê tông La Mã có khả năng tự “chữa lành”. Ví dụ, lăng mộ Caecilia Metella 2.000 năm tuổi gần Rome có nhiều vết nứt chứa đầy canxit, cho thấy nước đã kích hoạt các mảnh vôi trong bê tông xây dựng nên công trình này.
Nghiên cứu năm 2023 của một nhóm các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã làm sáng tỏ tác động của các mảnh vôi này. Họ sử dụng kính hiển vi điện tử quét và tia X để phân tích bê tông La Mã, từ đó tìm hiểu quy trình chế tạo và yếu tố tạo nên độ cứng chắc của nó.
Người La Mã áp dụng phương pháp “trộn nóng”, kết hợp vôi sống với pozzolan, nước và các thành phần khác, sau đó nung nóng hỗn hợp. Nhóm nghiên cứu MIT phát hiện ra rằng phương pháp này giúp tận dụng tối đa khả năng tự phục hồi của các mảnh vôi, đồng thời có thể dẫn đến quá trình đông kết nhanh hơn so với xi măng làm từ hỗn hợp vôi sống và nước (vôi tôi) hiện nay.
Trong quy trình trộn hiện đại, xi măng Portland không hình thành các mảnh vôi. Clinker được sản xuất trong lò và nghiền thành bột mịn, phá hủy mọi mảnh vôi tiềm năng. Ngược lại, người La Mã có thể đã trộn nóng vôi sống, tro và nước, cho phép các mảnh vôi tồn tại dưới dạng những hạt nhỏ trong xi măng. Chính điều này đã tạo nên sự khác biệt và giúp bê tông La Mã có tuổi thọ đáng kinh ngạc, vượt xa các vật liệu xây dựng hiện đại.
Admin
Nguồn: VnExpress
