کشف «مصالح ساختمانی» 2 هزارساله که راز «بتن رومی» را فاش می‌کند

فرادید| بتن رومی واقعاً ماده‌ای شگفت‌انگیز بوده است. یکی از دلایل اصلی این‌که امروز شناخت زیادی از معماری رومی داریم، همین بتن و شیوه‌های هوشمندانه ساخت‌وساز آن‌هاست. بسیاری از سازه‌هایی که رومیان ساخته‌اند، به لطف این فناوری‌ها، هنوز هم تا حد زیادی پابرجا هستند.

به گزارش فرادید؛ با این حال، هنوز دقیقاً نمی‌دانیم رومیان چگونه چنین بتن مقاومی تولید می‌کردند یا این همه ساختمان، خانه، حمام عمومی، پل و جاده را چگونه می‌ساختند. سال‌هاست که پژوهشگران آرزو دارند شواهد فیزیکی بیشتری از کارگاه‌های ساختمانی رومی پیدا شود تا سرنخ‌های تازه‌ای در این‌باره به دست آید.

زمانی که حدود دو هزار سال قبل آتشفشان وزوو فوران کرد، این خانه تازه در حال بازسازی بود

اکنون یک پژوهش جدید به سرپرستی پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT)  منتشرشده که نور تازه‌ای بر بتن رومی و فنون ساخت‌وساز آن انداخته است. این یافته‌ها حاصل بررسی جزئیات اتاق‌هایی نیمه‌کاره در پمپئی است؛ کارگاهی که هنگام فوران کوه وزوو در سال ۷۹ میلادی، ناگهان رها شد.

خبر کشف این کارگاه خاص، اوایل سال گذشته منتشر شده بود. در زمان فوران وزوو، کارگران دقیقاً در حال تعمیر خانه‌ای در مرکز شهر بودند. این کشف منحصربه‌فرد شامل کاشی‌هایی بود که برای بازیافت دسته‌بندی شده بودند و همچنین خمره‌های شراب (آمفورا) که برای حمل مصالح ساختمانی استفاده شده بودند.

اما مهم‌تر از همه، شواهدی از آماده‌سازی مواد خشک پیش از ترکیب نهایی برای تولید بتن نیز به دست آمد. همین مواد خشک، محور اصلی پژوهش جدید بوده‌اند. دسترسی به مواد واقعی پیش از اختلاط، فرصتی کم‌نظیر فراهم کرده تا فرایند ساخت بتن و واکنش این مواد پس از افزودن آب بهتر درک شود. این کشف، درک ما از شیوه تولید بتن رومی را دگرگون کرده است.

بخشی از مصالحی که برای ساخت و ساز در این خانه باستانی قرار داده شده بود

پژوهشگران در این مطالعه، ترکیب شیمیایی مواد یافت‌شده را بررسی کردند و به عناصر کلیدی رسیدند: ذرات بسیار ریز آهک زنده که نگاه ما به نحوه ساخت بتن رومی را تغییر می‌دهد. آهک زنده همان اکسید کلسیم است که از حرارت‌دادن سنگ آهک خالص (کربنات کلسیم) به دست می‌آید.

به گفته نویسندگان این پژوهش، فرایند مخلوط‌کردن بتن در فضای آتریوم این خانه انجام می‌شده است. کارگران آهک خشکِ آسیاب‌شده را با پوزولان (نوعی خاکستر آتشفشانی) ترکیب می‌کردند.

با افزودن آب، واکنش شیمیایی گرما تولید می‌کرد؛ یعنی واکنشی گرمازا رخ می‌داد. این روش که «اختلاط داغ» نام دارد، بتنی کاملاً متفاوت از بتن‌های امروزیِ رایج تولید می‌کند.

افزودن آب به آهک زنده، ماده‌ای به نام آهک شکفته ایجاد می‌کند و هم‌زمان گرما آزاد می‌شود. درون این آهک شکفته، پژوهشگران ذرات ریز حل‌نشده‌ای را شناسایی کردند که خاصیت واکنش‌پذیر آهک زنده را حفظ کرده بودند. اگر در این بتن ترک ایجاد شود، این ذرات با آب واکنش می‌دهند و ترک را ترمیم می‌کنند. به بیان ساده، این نوع بتن رومی می‌تواند واقعاً خودش را ترمیم کند.

با این حال، مشخص نیست این روش تا چه اندازه در سراسر جهان رومی رواج داشته است. بخش زیادی از دانسته‌های ما درباره بتن رومی بر نوشته‌های معمار رومی، ویتروویوس، استوار است. او توصیه کرده بود پوزولان با آهک مخلوط شود، اما تا پیش از این تصور می‌شد منظور او اختلاط داغ نبوده است.

اما اگر به نوشته‌های نویسنده رومی دیگر یعنی پلینیِ بزرگ نگاه کنیم، توصیف روشنی از واکنش آهک زنده با آب می‌بینیم که دقیقاً همان واکنش گرمازای لازم برای اختلاط داغ بتن است. بنابراین، رومیان از این فرایند آگاه بودند، اما هنوز نمی‌دانیم این دانش تا چه حد فراگیر بوده است.

شاید مهم‌تر از همه، اشاره متون باستانی به آزمایش ترکیب‌های مختلفی از شن، پوزولان و آهک باشد؛ آزمایش‌هایی که در نهایت به همان ترکیبی انجامیده که در این خانه در پمپئی به کار رفته است. پژوهشگران MIT پیش‌تر نیز ذرات آهک زنده را در بقایای رومیِ شهر پریورنوم، حدود ۴۳ کیلومتری شمال پمپئی، شناسایی کرده بودند.

اکنون که این مطالعه جدید در پمپئی نشان داده اختلاط داغ واقعاً انجام می‌شده و به بهبود بتن رومی کمک می‌کرده، پژوهشگران می‌توانند به دنبال نمونه‌های دیگری باشند که در آن‌ها ترک‌های بتن به این شیوه ترمیم شده‌اند.

در مجموع، این پژوهش بسیار هیجان‌انگیز است؛ اما نباید به این نتیجه برسیم که همه ساخت‌وسازهای رومی با استانداردی بالا انجام می‌شده است. رومیان توانایی ساخت ملات‌های بسیار باکیفیت را داشتند، اما همان‌طور که پلینیِ بزرگ اشاره می‌کند، ملات نامرغوب یکی از دلایل فرو ریختن برخی ساختمان‌ها در رم بوده است. بنابراین این‌که می‌توانستند بتن خوب بسازند، لزوماً به این معنا نیست که همیشه چنین می‌کردند.