سر صنع الخرسانة الذي يدوم 1000 عام

ورقة ماسك هي الأحدث في سلسلة من التحقيقات في الخرسانة الرومانية. في العام الماضي ، نشر بحثًا مع ماري جاكسون ، الباحثة في جامعة يوتا ، والتي فحصت الطول 70 قدمًا. قبر النبيلة الرومانية كايسيليا ميتيلا من القرن الأول على طريق أبيان ، وهو طريق روماني قديم يمتد عبر إيطاليا. كشف تحقيقهم أن التكوين المعين للخرسانة الرومانية المستخدمة في المقبرة يتفاعل مع مياه الأمطار والمياه الجوفية ، ويصبح أكثر مرونة بمرور الوقت.

وفي عمل سابق ، أنتجت جاكسون وزملاؤها نسخة طبق الأصل من الخرسانة المماثلة ، التي استخدمت منذ 1900 عام لبناء أسواق تراجان في روما ، وتم تطويرها اختبار كسر مبتكر لقياس مرونتها بشكل أفضل ، وإظهار أنها أقل هشاشة بكثير من الخرسانة الحديثة. جاكسون أيضا درست النوى المحفورة من الخرسانة في الموانئ الرومانيةتحديد أن مياه البحر التي تتحرك عبر الخرسانة تتفاعل معها لتكوين معادن جديدة تجعل الخرسانة أكثر تماسكًا ومرونة بمرور الوقت.

لكن لدى جاكسون بعض المخاوف بشأن ورقة ماسيك الجديدة. العينة التي تم تحليلها غير مؤرخة ، وتحتوي على الرمل بدلاً من التيفرا البركانية المستخدمة عادةً – وبالتالي فإن العينة لا تمثل الخرسانة الرومانية ، كما تقول. رداً على ذلك ، يقول ماسيك إن فريقه يخطط لتحليل مواقع أخرى “لتأكيد فرضيتنا” بأن الرومان استخدموا الجير الحي في وصفتهم الخرسانية – المعروفة باسم الخلط الساخن. يريد فريق Masic أيضًا إلقاء نظرة أكثر تفصيلاً على تأثير الخلط الساخن على كيفية بناء الرومان لهياكلهم.

إذن ، هل تمكن ماسك من حل لغز كيفية صنع الخرسانة الرومانية؟ “من تعرف؟” هو يقول. ما أعرفه هو أننا كنا قادرين على ترجمة بعض هذه المفاهيم إلى العالم الحقيقي. هذا أكثر ما يثيرني حقًا “. هناك إمكانية الآن لبناء خرسانة أفضل ، بغض النظر عما إذا كانت “رومانية” بشكل صارم أم لا.

لقد ضاعت هذه الوصفة والعملية منذ أكثر من ألف عام. لا توجد خرسانة مماثلة حتى جوزيف اسبدين من بريطانيا العظمى حصل على براءة اختراع في عام 1824 لمادة منتجة من خليط من الحجر الجيري والطين. أطلق عليه اسم الأسمنت البورتلاندي لأنه يشبه حجر بورتلاند ، وهو حجر جيري يستخدم في البناء في إنجلترا.

تصنع الخرسانة الحديثة من شظايا صخرية مدمجة مع الأسمنت البورتلاندي – خليط من الحجر الجيري والطين أو الصخر الزيتي ومكونات أخرى مطحونة ومحترقة عند 1450 درجة مئوية (2642 درجة فهرنهايت). تخلق هذه العملية كمية هائلة من غازات الاحتباس الحراري وتتركك بخرسانة غير متينة ، وتتحلل أحيانًا في أقل من 50 عامًا ، خاصة في البيئات البحرية. وبالمقارنة ، فإن الخرسانة الرومانية قوية ولا تتطلب تقويتها بالفولاذ ، على عكس نظيرتها الحديثة. وهي رخيصة نسبيًا.

يلاحظ كينج أن البنية التحتية الخرسانية اليوم ، مثل الطرق ، تكلف ستة إلى عشرة أضعاف سعرها الأولي عند أخذ الإصلاحات في الاعتبار على مدى عمرها الافتراضي. لذا إطالة عمر الخرسانة المصنوعة اليوم، حتى بعدة أضعاف متوسط ​​العمر المتوقع ، من شأنه أن يقلل بشكل كبير من الطلب ويقلل من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. يقول كينغ: “عندما ترسم طريقًا سريعًا جديدًا ، تظهر حفرة كل ثلاث سنوات”. “إذا كان عليك الآن فقط ملء الحفر كل 10 سنوات أو 20 عامًا ، فهذه مادة أفضل.” إن وجود الخرسانة التي تعيش لمدة 2000 عام ليس ضروريًا لإحداث فرق كبير.

على هذا الصعيد ، تعمل مختبرات Masic’s و Jackson مع رواد الأعمال المهتمين بجلب نسخهم من الخرسانة الرومانية إلى السوق. على سبيل المثال ، تعاون فريق جاكسون مع شريك في الصناعة لإنشاء نسخة اصطناعية من التيفرا البركانية التي استخرجها الرومان ، بسبب الحجم الهائل الذي ستكون هناك حاجة إليه.

بعد سنوات وسنوات من البحث عن إجابة ، يسعد جاكسون أن السعي يولد الاهتمام. “ما هو مهم وقيم حقًا هو أن موضوع الخرسانة الرومانية أصبح الآن في وسائل الإعلام” ، كما تقول. هذه مادة معقدة ومعقدة بشكل لا يصدق. كان الأشخاص الذين صنعوها بارعين للغاية ودقيقين للغاية فيما فعلوه ، لدرجة أن الأمر استغرقنا 15 عامًا من العمل لفك رموز الكثير من هذا. ونحن نشعر بالتواضع حيال مقدار ما يجب أن نتعلمه “.