Mormântul unui nobil dezvăluie noi secrete ale betonului greu al Romei antice

Mormântul Caeciliei Metella este un mausoleu situat chiar în afara Romei, la terminalul de trei mile al Via Appia.
Mărește / Mormântul Caeciliei Metella este un mausoleu situat chiar în afara Romei, la terminalul de trei mile al Via Appia.

Printre numeroasele locuri turistice populare ale Romei se numără un impresionant mausoleu vechi de 2000 de ani de-a lungul Via Appia, cunoscut sub numele de Mormântul Ceciliei Metella, un nobil care a trăit în secolul I d.Hr. Lord Byron a fost printre cei care s-au mirat de structură, chiar făcând referire la ea în poemul său epic Pelerinajul lui Childe Harold (1812-1818). Acum, oamenii de știință au analizat mostre din vechiul beton folosit la construirea mormântului, descriind descoperirile lor într-un articol publicat în octombrie în Journal of the American Ceramic Society.

„Construirea acestui monument și reper foarte inovator și robust pe Via Appia Antica indică acest lucru [Caecilia Metella] a fost ținută în mare stimă”, a spus co-autorul Marie Jackson, geofizician la Universitatea din Utah. „Și țesătura din beton 2.050 de ani mai târziu reflectă o prezență puternică și rezistentă. „

Ca astazi Ciment Portland (un ingredient de bază al betonului modern), antic beton roman a fost în esență un amestec de mortar semi-lichid și agregat. Cimentul Portland este obținut de obicei prin încălzirea calcarului și a argilei (precum și gresie, cenușă, cretă și fier) ​​într-un cuptor. Clinkerul rezultat este apoi măcinat într-o pulbere fină, cu doar o atingere de gips adăugată, pentru a obține o suprafață netedă și plană. Dar agregatul folosit la fabricarea betonului roman consta din bucăți de piatră sau cărămizi de mărimea unui pumn.

În tratatul său Arhitectură (circa 30 e.n.), arhitectul și inginerul roman Vitruvian a scris despre cum să construiți pereți de beton pentru structuri funerare care ar putea dura mult timp fără să cadă în paragină. El a recomandat ca pereții să aibă o grosime de cel puțin două picioare, fie din „piatră roșie pătrată, fie din cărămidă sau lavă așezate în straturi”. Agregatul de cărămidă sau rocă vulcanică trebuie lipit cu mortar compus din var hidratat și fragmente poroase de sticlă și cristale din erupții vulcanice (cunoscute sub numele de tephra vulcanică).

Portus Cosanus Pier, Orbetello, Italia.  Un studiu din 2017 a constatat că formarea de cristale în betonul folosit pentru construirea digurilor a ajutat la prevenirea formării fisurilor.
Mărește / Portus Cosanus Pier, Orbetello, Italia. Un studiu din 2017 a constatat că formarea de cristale în betonul folosit pentru construirea digurilor a ajutat la prevenirea formării fisurilor.

Jackson a studiat de mulți ani proprietățile neobișnuite ale betonului roman antic. De exemplu, ea și mai mulți colegi au analizat mortarul folosit în betonul care alcătuiește piețele lui Traian, construit între 100 și 110 CE (probabil cel mai vechi centru comercial din lume). Au fost interesați în special de „cleiul” folosit în faza de fixare a materialului: un silicat de calciu-aluminiu-hidrat (CASH), augmentat cu cristale de stratlingită. Ei au descoperit că cristalele de stratlingită au blocat formarea și răspândirea microfisurilor în mortar, ceea ce ar fi putut duce la fracturi mai mari în structuri.

READ  Planul urbanistic general al Bistriței va fi actualizat. Cetățenii pot trimite comentarii

În 2017, Jackson a co-scris un document analizând betonul ruinelor digurilor de-a lungul coastei mediteraneene italiene, care au rezistat timp de două milenii în ciuda mediului marin aspru. Valurile constante de apă sărată care se izbesc de pereți ar fi redus cu mult timp în urmă pereții moderni de beton la moloz, dar digurile romane par să fi devenit de fapt mai puternice.

Jackson și colegii săi au descoperit că secretul acestei longevități a fost o rețetă specială, care implică o combinație de cristale rare și un mineral poros. Mai exact, expunerea la apa de mare a generat reacții chimice în interiorul betonului, determinând formarea de cristale de tobermorit de aluminiu din filipsit, un mineral comun găsit în cenușa vulcanică. Cristalele s-au legat de roci, prevenind încă o dată formarea și propagarea fisurilor care altfel ar fi slăbit structurile.

Așadar, în mod firesc, Jackson a fost intrigat de mormântul Caeciliei Metella, considerat pe scară largă a fi unul dintre cele mai bine conservate monumente ale Calei Appiene. Jackson a vizitat mormântul în iunie 2006, când a luat mici mostre de mortar pentru analiză. Deși ziua vizitei ei a fost destul de caldă, ea și-a amintit că, odată intrat în coridorul sepulcral, aerul era foarte rece și umed. „Atmosfera a fost foarte calmă, cu excepția zborului porumbeilor în centrul deschis al structurii circulare” spuse Jackson.

Pe mormânt se scrie pe o placă
Mărește / Pe mormânt se scrie „Ceiciliei Metella, fiica lui Quintus Creticus, [and wife] lui Crassus”.

Carole Raddato / CC BY-SA 2.0

Se știe puțin despre Caecilia Metella, nobilul ale cărui rămășițe au fost odată îngropate în mormânt, în afară de faptul că era fiica unui consul roman, Quintus Caecilius Metellus Creticus. Ea s-a casatorit Marcus Licinius Crassus, al cărui tată (cu acelasi nume) făcea parte din Primul triumvirat, cu Iulius Cezar și Pompei cel Mare. Probabil era fiul lui, numit și el Marcus Licinius Crassus, pentru că de ce să permită istoricilor să urmărească cu ușurință genealogia familiei? – care a ordonat construirea mausoleului, construit probabil uneori între anii 30 și 10 î.Hr.

READ  Astronomii au descoperit o nouă planetă! Ce este diferit

Un sarcofag de marmură adăpostit în Palatul Farnese ar proveni din mormântul Caeciliei Metella, dar probabil că nu a fost cel al nobilului deoarece datează între anii 180 și 190 d.Hr. În plus, incinerarea era un obicei funerar mai obișnuit la momentul morții doamnei, așa că istoricii cred că celula mormântului probabil conținea odată o urna funerară, mai degrabă decât un fel de sarcofag.

Structura mormântului în sine este cea care prezintă cel mai mult interes pentru oamenii de știință precum Jackson și colegii săi. Mausoleul este cocoțat pe vârful unui deal. Există o rotondă cilindrică deasupra unui podium pătrat, cu un castel alăturat în spate, care a fost construit în secolul al XIV-lea. Exteriorul poartă o placă cu inscripția „Către Cecilia Metella, fiica lui Quintus Creticus [and wife] lui Crassus.”

Lavă care acoperă tefra vulcanică în substructura mormântului.
Mărește / Lavă care acoperă tefra vulcanică în substructura mormântului.

Marie Jackson

Fundația este construită parțial pe piatră de tuf (cenusa vulcanică compactată sub presiune) și rocă de lavă dintr-un flux străvechi care a acoperit odată zona în urmă cu aproximativ 260.000 de ani. Podiumul și rotonda sunt ambele formate din mai multe straturi de beton gros, înconjurate de blocuri de travertin ca un cadru pe măsură ce straturile de beton formate și întărite. Zidurile turnului au o grosime de 24 de picioare. Inițial ar fi existat o movilă conică de pământ în vârf, dar mai târziu a fost înlocuită cu metereze medievale.

Pentru a arunca o privire mai atentă asupra microstructurii mortarului mormântului, Jackson a făcut echipă cu colegii MIT Linda Seymour și Admir Masic, precum și cu Nobumichi Tamura de la Lawrence Berkeley Lab. Tamura a analizat probele la Sursă de lumină avansată, care i-a ajutat să identifice atât numeroasele minerale diferite din probe, cât și orientarea lor. Linia de fascicul ALS produce fascicule de raze X puternice de dimensiunea unui micron, care pot pătrunde prin toată grosimea probelor, de Tamura. Echipa a fotografiat, de asemenea, probele la un microscop electronic cu scanare.

READ  Peste 700 de specialiști de top din 60 de țări au participat la cea de-a 3-a Conferință Europeană de Inginerie a Cutremurelor și Seismologie (3EECES)

Ei au descoperit că mortarul din mormânt era similar cu cel folosit în pereții mormântului piețele lui Traian: tefra vulcanică a Pozzolana Rosse curgere piroclastică, legând împreună bucăți mari de cărămidă și agregat de lavă. Cu toate acestea, tephra folosită în mortarul de mormânt conținea mult mai mult leucit bogat în potasiu. De-a lungul secolelor, apa de ploaie și apele subterane s-au infiltrat prin pereții mormântului, care au dizolvat leucitul și au eliberat potasiul. Ar fi un dezastru în betonul modern, producând microfisuri și deteriorări structurale severe.

Acest lucru evident nu s-a întâmplat cu mormântul. Dar de ce? Jackson et al. a determinat că potasiul din mortar s-a dizolvat la rândul său și a reconfigurat eficient faza de legare a CASH. Unele părți au rămas intacte chiar și după mai bine de 2.000 de ani, în timp ce alte zone au părut mai neclare și au dat semne de divizare. De fapt, structura arăta oarecum ca cea a nanocristalelor.

Imaginea cu microscopul electronic de scanare a mortarului de mormânt.
Mărește / Imaginea cu microscopul electronic de scanare a mortarului de mormânt.

Marie Jackson

„Se pare că zonele interfațale din betonul roman antic al mormântului Caecilia Metella evoluează constant prin remodelare pe termen lung.” spuse Masic. „Aceste procese de remodelare întăresc zonele interfațale și pot contribui la îmbunătățirea performanței mecanice și a rezistenței la defecțiune a materialului vechi”.

Cu cât oamenii de știință învață mai mult despre combinația precisă de minerale și compuși folosiți în betonul roman, cu atât ne apropiem de posibilitatea de a reproduce aceste calități în betonul de astăzi, de exemplu prin găsirea unui înlocuitor potrivit (cum ar fi cenușa zburătoare de cărbune) pentru vulcanic extrem de rare. stâncă. romanii foloseau. Acest lucru ar putea reduce emisiile de energie din producția de beton cu până la 85% și ar putea îmbunătăți semnificativ durata de viață a structurilor moderne din beton.

„Concentrarea pe proiectarea betoanelor moderne cu zone interfațale întărite în mod constant ne-ar putea oferi o altă strategie de îmbunătățire a durabilității materialelor de construcție moderne” spuse Masic. „Făcând acest lucru prin integrarea „înțelepciunii romane” dovedite oferă o strategie durabilă care ar putea îmbunătăți longevitatea soluțiilor noastre moderne cu ordine de mărime. „

DOI: Journal of the American Ceramic Society, 2021. 10.1111 / jace.18133 (Despre DOI).

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *