Các loại bê tông ngày nay nếu không được bảo dưỡng, có thể sụp đổ trong vài thập kỷ. Tuy nhiên, các cấu trúc do người La Mã cổ đại xây dựng vẫn đứng vững sau 2.000 năm. Giờ đây, các kỹ sư đã tìm ra một chất có trong vật liệu xây dựng La Mã cổ đại giúp bê tông cổ đại tự hàn gắn các vết nứt, ứng dụng có thể tạo lại công thức để làm cho các tòa nhà mới tồn tại lâu hơn.
Bê tông là vật liệu xây dựng được sử dụng phổ biến và bền bỉ nhất trên thế giới, nhưng không phải là không thể bị hư hại. Thời tiết và áp lực có thể dẫn đến các vết nứt nhỏ, có thể phát triển thành các vết nứt lớn hơn nhiều và cuối cùng đe dọa tính toàn vẹn của toàn bộ cấu trúc. Việc đó dẫn đến bê tông ngày nay cần phải bảo trì hoặc thay thế tốn kém để ngăn chặn sự cố nghiêm trọng.
Ngược lại, các cấu trúc La Mã cổ đại đã vượt qua thử thách của thời gian trong hơn hai thiên niên kỷ. Các nhà khoa học từ lâu đã kiểm tra các mẫu vật liệu dưới kính hiển vi để nghiên cứu thành phần và phát hiện ra thành phần mang lại đồ bền cao trong bê tông thời La Mã cổ.
Vật liệu Pozzolanic, được làm từ tro núi lửa từ một vùng cụ thể ở Ý. Ngoài ra, trong các nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học thấy rằng vôi giúp bê tông thực sự bền hơn theo thời gian trong môi trường biển như cầu tàu. Vôi là một tạp chất phổ biến, trong nghiên cứu gần đây, các nhà nghiên cứu phát hiện ra việc sử dụng vôi trong bê tông La Mã cổ ẩn chứa một bí mật nào đó.
Nhóm nghiên cứu cho biết: “Trước đây các nhà khoa học cho rằng sự hiện diện của vôi trong bê tông La Mã chỉ đơn giản là do quá trình kiểm soát chất lượng yếu kém. Nếu người La Mã đã nỗ lực rất nhiều để tạo ra một loại vật liệu xây dựng vượt trội, tuân theo tất cả các công thức chi tiết đã được tối ưu hóa trong nhiều thế kỷ, thì tại sao họ lại bỏ ra quá ít nỗ lực để đảm bảo sản xuất ra một sản phẩm chất lượng cuối cùng”.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một số kỹ thuật lập bản đồ hình ảnh và hóa học để kiểm tra kỹ hơn các lớp vôi và phát hiện ra rằng chúng được tạo thành từ các loại canxi cacbonat, dường như đã hình thành ở nhiệt độ cao. Điều này gợi ý rằng bê tông La Mã được tạo ra bằng cách thêm trực tiếp vôi sống.
Nhóm nghiên cứu cho biết: “Lợi ích của việc trộn nóng vôi sống là điều cần thiết với bê tông La Mã. Đầu tiên, khi toàn bộ bê tông được nung nóng ở nhiệt độ cao, nó sẽ tạo ra các chất hóa học không thể có nếu chỉ sử dụng vôi tôi. Thứ hai, nhiệt độ cao làm giảm đáng kể thời gian đông kết, cho phép xây dựng nhanh hơn nhiều”.
Nhưng quan trọng hơn, những lớp vôi này đóng một vai trò tích cực trong việc tự phục hồi bê tông. Khi các vết nứt nhỏ hình thành trong bê tông, các phản ứng xảy ra với vôi sẽ giúp phục hồi bê tông. Khi nước chảy vào các vết nứt và phản ứng với vôi, tạo thành một dung dịch cứng lại thành canxi cacbonat và bịt kín vết nứt. Nó cũng có thể phản ứng với vật liệu pozzolanic và tăng cường độ cứng cho bê tông.
Vì vậy, thay vì là sản phẩm phụ không mong muốn, vôi trong bê tông La Mã cổ là có lý do. Cơ chế tự phục hồi này có thể là một yếu tố chính trong tuổi thọ của các cấu trúc bê tông La Mã cổ đại.
Để kiểm tra giả thuyết, các nhà nghiên cứu sau đó đã tạo ra các mẫu bê tông cổ và hiện đại được trộn nóng, sau đó bẻ chúng ra và cho nước chảy qua các vết nứt trong thời gian dài. Sau hai tuần, mẫu bê tông cổ đã lành vết nứt, ngăn nước thấm vào trong. Mặt khác, bê tông hiện đại không có khả năng như vậy.
Nhóm nghiên cứu cho biết phát hiện này không chỉ giúp chúng ta hiểu được những bí mật của kỹ thuật cổ đại mà còn có thể giúp cải thiện các công thức bê tông hiện đại. Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đang thực hiện các bước để thương mại hóa vật liệu này.
