The History Blog |
Гробница Цецилии Метеллы, надгробный памятник в виде башни на улице Аппия Антика за городскими стенами Рима, была построена из бетона, кирпича и травертина между 30 и 10 гг. до н. э., когда в римской архитектуре произошёл крупный прорыв в области строительства из бетона. Круглая бетонная гробница облицована травертиновыми блоками и построена на квадратном бетонном фундаменте с заполнителем из вулканического камня. Внутри находится коническая погребальная камера с круглым отверстием в центре потолка. Погребальный коридор построен из бетона, облицованного кирпичом, и это один из первых примеров подобных сооружений в Риме, отвечающий самым высоким стандартам качества для своего времени.
Гробница расположена на северной оконечности лавового потока Капо-ди-Бове; её нижняя камера прорыта в тефре, отложившейся здесь сотни и тысячи лет назад во время извержения вулкана в Альбанских холмах. Этот же вулкан отложил тефру в лавовом потоке Поццолане Россе всего в 800 метрах к северо-западу от гробницы.
Строители гробницы Цецилии Метеллы брали заполнитель из обоих источников: лаву из Капо-Бове они использовали в бетоне внешнего сооружения, строительном растворе для кирпичей и бетоне интерьера. В погребальном коридоре (самая влажная часть гробницы, куда проникает дождевая вода сквозь отверстие в потолке и просачиваются подземные воды) использована тефра из потока Поццолане Россе; спустя 120 лет тот же самый заполнитель применятся при строительстве стен рынков Траяна. Они тоже до сих пор стоят.
Римские бетонные конструкции — такие, как эта гробница, опоры мостов и волнорезы — доказали удивительную способность на протяжении тысячелетий сопротивляться воздействию воды, даже при затоплении, тогда как современный бетон, связанный цементом, которого нет в римском бетоне, под воздействием воды довольно быстро трескается и крошится. Ожидаемая продолжительность жизни современного гидротехнического бетона составляет всего 50 лет.
В ходе последнего исследования были изучены образцы строительного раствора из погребального коридора гробницы Цецилии Метеллы, чтобы получить новые сведения о минеральной структуре бетона и, возможно, пролить свет на его необычайную долговечность.
Но тефра, использованная римлянами для строительного раствора в гробнице Цецилии Метеллы, содержала больше лейцита, богатого калием. На протяжении столетий дождевые и подземные воды, просачивавшиеся сквозь стены гробницы, растворили лейцит и высвободили калий. В современном бетоне такой приток калия образовал бы большое количество геля, что привело бы к возникновению микротрещин и, в конечном счёте, к раскалыванию и повреждению сооружения.
Однако в гробнице калий растворился и трансформировал связующую фазу КАСГ. Сеймур утверждает, что методы рентгеновской микродифракции и рамановской спектроскопии позволили исследовать изменение раствора. «Мы видели области КАСГ, оставшиеся неповреждёнными после 2050 лет, другие же были расколоты, истончены или имели иные отличия в морфологии», — говорит она. В частности, рентгеновская микродифракция позволила проанализировать истончившиеся области вплоть до их атомной структуры. «Мы видим, что истончившиеся области приобретают нанокристаллический характер», — говорит она.
Трансформировавшиеся области «явно создали прочные компоненты сцепления в бетоне», — говорит Джексон. В этих структурах, в отличие от рынков Траяна, образовалось гораздо меньше штрётлингита. […]
Адмир Масич, доцент строительной и природоохранной инженерии Массачусетского технологического института, утверждает, что прочность сооружения из любого бетона обеспечивает в основном зона сопряжения между заполнителем и раствором. В современном бетоне, по его словам, реакция щелочей с кремнезёмом, в ходе которой образуются обширные гелевые области, может ослабить поверхность даже самого твёрдого бетона.
«Оказывается, зоны сопряжения в древнеримском бетоне гробницы Цецилии Метеллы постоянно меняются в ходе долгосрочного реструктурирования, — говорит он. — Эти процессы реструктурирования укрепляют зоны сопряжения и в перспективе способствуют повышению механической прочности и сопротивления античного материала».
Исследование проводится в рамках проекта ARPA-e, организованного Министерством энергетики Великобритании, с целью использования древнеримских технологий для создания более прочного и энергосберегающего бетона. Его результаты опубликованы в «Journal of the American Ceramic Society».