متابعة: نازك عيسى
ظلت الهياكل المهيبة لروما القديمة قائمة لآلاف السنين – وهي شهادة على براعة المهندسين الرومان ، الذين أتقنوا استخدام الخرسانة.
ولكن كيف ساعدت مواد البناء الخاصة بهم في الحفاظ على المباني الضخمة مثل البانثيون (الذي يحتوي على أكبر قبة غير مسلحة في العالم) والكولوسيوم يقف منذ أكثر من 2000 عام؟
أثبتت الخرسانة الرومانية ، في كثير من الحالات ، أنها تدوم لفترة أطول من نظيرتها الحديثة ، والتي يمكن أن تتدهور في غضون عقود. الآن ، يقول العلماء الذين أجروا دراسة جديدة إنهم اكتشفوا المكون الغامض الذي سمح للرومان بجعل مواد البناء الخاصة بهم متينة للغاية وبناء هياكل معقدة في أماكن صعبة مثل الأرصفة والمجاري ومناطق الزلازل.
وفي هذا الصدد قام فريق الدراسة ، بما في ذلك باحثون من الولايات المتحدة وإيطاليا وسويسرا ، بتحليل عينات خرسانية عمرها 2000 عام مأخوذة من جدار مدينة في موقع Privernum الأثري ، في وسط إيطاليا ، وتشابه في التركيب مع الخرسانة الأخرى الموجودة في جميع أنحاء الإمبراطورية الرومانية.
ووجدوا أن القطع البيضاء في الخرسانة ، والتي يشار إليها باسم فتحات الجير ، أعطت الخرسانة القدرة على التئام الشقوق التي تشكلت بمرور الوقت. تم التغاضي عن القطع البيضاء سابقًا كدليل على الخلط أو المواد الخام ذات الجودة الرديئة.
وهذا ما قاله مؤلف الدراسة Admir Masic ، الأستاذ المشارك في الهندسة المدنية والبيئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
وأضاف ماسك: “كتب العلماء وصفات دقيقة وفرضوها على مواقع البناء (عبر الإمبراطورية الرومانية)”.
يمكن أن يساعد الاكتشاف الجديد في جعل تصنيع الخرسانة اليوم أكثر استدامة ، ومن المحتمل أن يهز المجتمع كما فعل الرومان من قبل.
وأضاف ماسك: “الخرسانة سمحت للرومان بإحداث ثورة معمارية”. “تمكن الرومان من إنشاء المدن وتحويلها إلى شيء غير عادي وجميل للعيش فيه. وهذه الثورة غيرت بشكل أساسي الطريقة التي يعيش بها البشر.”
صخور الجير ومتانة الخرسانة
الخرسانة هي في الأساس حجر أو صخر صناعي ، تتشكل عن طريق خلط الأسمنت ، وهو عامل ربط مصنوع عادة من الحجر الجيري والماء والركام الناعم (الرمل أو الصخور المكسرة بدقة) والركام الخشن (الحصى أو الصخور المكسرة).
اقترحت النصوص الرومانية استخدام الجير المطفأ (عندما يتم خلط الجير أولاً بالماء قبل خلطه) في عامل الربط ، ولهذا السبب افترض العلماء أن هذه هي الطريقة التي تم بها صنع الخرسانة الرومانية ، كما قال ماسك.
مع مزيد من الدراسة ، خلص الباحثون إلى أن الكلس الجيري نشأ بسبب استخدام الجير الحي (أكسيد الكالسيوم) – الشكل الجاف الأكثر تفاعلًا وخطورة من الحجر الجيري – عند خلط الخرسانة ، بدلاً من الجير المطفأ أو بالإضافة إليه.
وأظهر تحليل إضافي للخرسانة أن الكتل الجيرية تكونت في درجات حرارة قصوى متوقعة من استخدام الجير الحي ، وأن “الخلط الساخن” كان مفتاحًا لطبيعة الخرسانة المتينة.
وتابع ماسك في بيان صحفي: “فوائد الخلط الساخن ذات شقين”. “أولاً ، عندما يتم تسخين الخرسانة الكلية إلى درجات حرارة عالية ، فإنها تسمح بالكيمياء غير الممكنة إذا استخدمت الجير المطفأ فقط ، مما ينتج عنه مركبات مرتبطة بدرجة حرارة عالية لن تتشكل بخلاف ذلك. ثانيًا ، تقلل درجة الحرارة المتزايدة هذه المعالجة والإعداد بشكل كبير مرات حيث يتم تسريع جميع التفاعلات ، مما يسمح ببناء أسرع بكثير. ”
وللتحقق مما إذا كانت فجوات الجير مسؤولة عن القدرة الواضحة للخرسانة الرومانية على إصلاح نفسها ، أجرى الفريق تجربة.
لقد صنعوا عينتين من الخرسانة ، أحدهما يتبع التركيبات الرومانية والآخر مصنوع وفقًا للمعايير الحديثة ، وقاموا بتكسيرهما عمداً.
بعد أسبوعين ، لا يمكن للمياه أن تتدفق عبر الخرسانة المصنوعة بوصفة رومانية ، بينما كانت تمر مباشرة عبر قطعة الخرسانة المصنوعة بدون الجير الحي.
تشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن الكلس الصخري يمكن أن يتحلل إلى شقوق ويعيد التبلور بعد التعرض للماء ، وعلاج الشقوق الناتجة عن التجوية قبل انتشارها. قال الباحثون إن هذه القدرة على الشفاء الذاتي يمكن أن تمهد الطريق لإنتاج خرسانة حديثة أكثر استدامة .
ستقلل مثل هذه الخطوة من البصمة الكربونية للخرسانة ، والتي تمثل ما يصل إلى 8 ٪ من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية ، وفقًا للدراسة.
لسنوات عديدة ، اعتقد الباحثون أن الرماد البركاني من منطقة Pozzuoli ، على خليج نابولي ، هو ما جعل الخرسانة الرومانية قوية للغاية. تم نقل هذا النوع من الرماد عبر الإمبراطورية الرومانية الشاسعة لاستخدامه في البناء ، ووصفه المهندسون والمؤرخون بأنه مكون رئيسي للخرسانة في الحسابات في ذلك الوقت.
قال ماسك إن كلا المكونين مهمان ، ولكن تم التغاضي عن الجير في الماضي.
