Рим­ляне нача­ли изготов­лять бетон более 2000 лет назад, но он не был похож на сего­дняш­ний. Они гото­ви­ли его по дру­гой фор­му­ле, из кото­рой полу­ча­лось веще­ство менее проч­ное, чем совре­мен­ный бетон. И все же стро­е­ния вро­де Пан­тео­на и Коли­зея пере­жи­ли века, зача­стую без малей­ше­го ремон­та. Гео­ло­ги, архео­ло­ги и инже­не­ры изу­ча­ли свой­ства антич­но­го рим­ско­го бето­на, чтобы раз­га­дать загад­ку его дол­го­веч­но­сти.

Рим­ский бетон… гораздо сла­бее совре­мен­ных видов бето­на. Он сла­бее при­мер­но в десять раз, как гово­рит Рена­то Перук­кио, инже­нер-меха­ник из Уни­вер­си­те­та Роче­стер в Нью-Йорк. Но то, чем обла­да­ет этот мате­ри­ал — фено­ме­наль­ная устой­чи­вость во вре­ме­ни.

Эта устой­чи­вость или дол­го­веч­ность про­тив сти­хии может обес­пе­чи­вать­ся одним из клю­че­вых состав­ля­ю­щих бето­на: вул­ка­ни­че­ский пепел. Совре­мен­ный бетон явля­ет­ся сме­сью извест­ко­во­го цемен­та, воды и так назы­вае­мых напол­ни­те­лей, таких как мел­кий гра­вий. Фор­му­ла рим­ско­го бето­на так­же начи­на­ет­ся с извест­ня­ка: стро­и­те­ли обжи­га­ли его, чтобы полу­чить нега­ше­ную известь, а затем добав­ля­ли воду, чтобы сде­лать смесь. Затем они сме­ши­ва­ли вул­ка­ни­че­ский пепел — обыч­но три еди­ни­цы вул­ка­ни­че­ско­го пеп­ла на одну еди­ни­цу изве­сти, соглас­но сочи­не­ни­ям Вит­ру­вия, архи­тек­то­ра и инже­не­ра I в. до н. э. Вул­ка­ни­че­ский пепел всту­пал в реак­цию с цемент­ной сме­сью, и в ито­ге полу­чал­ся креп­кий стро­и­тель­ный рас­т­вор, кото­рый объ­еди­ня­ли с кус­ка­ми кир­пи­чей раз­ме­ром с кулак или вул­ка­ни­че­ски­ми кам­ня­ми, кото­рые назы­ва­лись туфа­ми и затем отво­зи­ли на место, чтобы стро­ить сте­ны или сво­ды.

В нача­ле II в. до н. э. рим­ляне уже исполь­зо­ва­ли этот бетон в круп­ных стро­и­тель­ных про­ек­тах, экс­пе­ри­мен­ти­руя со стро­и­тель­ным мате­ри­а­лом, изо­бре­тен­ным еще рань­ше. Дру­гие антич­ные обще­ства, такие как гре­ки, веро­ят­но, тоже исполь­зо­ва­ли стро­и­тель­ный рас­т­вор на осно­ве изве­сти (в древ­нем Китае добав­ля­ли клей­кий рис, чтобы уве­ли­чить проч­ность). Но соеди­не­ние рас­т­во­ра с напол­ни­те­лем типа кир­пи­чей, чтобы сде­лать цемент, види­мо, было рим­ским изо­бре­те­ни­ем, ска­зал Перук­кио.

Для ран­не­го бето­на рим­ляне добы­ва­ли пепел из мно­же­ства древ­них вул­ка­ни­че­ских обла­стей. Но в то вре­мя, когда Август стал пер­вым рим­ским импе­ра­то­ром, при­бли­зи­тель­но в 27 г. до н. э., стро­и­те­ли ста­ли тре­бо­ва­тель­нее. Август тогда раз­вер­нул мас­штаб­ную обще­го­род­скую про­грам­му по вос­ста­нов­ле­нию ста­рых зда­ний и стро­и­тель­ству новых, и стро­и­те­ли исполь­зо­ва­ли вул­ка­ни­че­ский пепел толь­ко Поц­цо­лане Рос­се, пепел от пото­ка, кото­рым изверг­ся 456000 лет назад один из вул­ка­нов на Аль­бан­ских хол­мах в 12 милях к юго-восто­ку от Рима.

«Импе­ра­тор Август был дви­жу­щей силой систе­ма­ти­за­ции, стан­дар­ти­за­ции извест­ко­вых сме­сей с Поц­цо­лане Рос­се», — гово­рит Мари Джек­сон, гео­лог и инже­нер-иссле­до­ва­тель Уни­вер­си­те­та Кали­фор­нии в Берк­ли. «По всей види­мо­сти, рим­ские стро­и­те­ли пред­по­чи­та­ли пепел из этой обла­сти, пото­му что бетон, сме­шан­ный с ним, отли­чал­ся дол­го­веч­но­стью», — добав­ля­ет она. Таков был сек­рет бето­на — пре­крас­но скреп­лен­но­го, цель­но­го, проч­но­го мате­ри­а­ла.

Джек­сон и ее кол­ле­ги изу­ча­ли хими­че­ский состав бето­на, изготов­лен­но­го с Поц­цо­лане Рос­се. Уни­каль­ная смесь мине­ра­лов в этом пеп­ле, оче­вид­но, помо­га­ла бето­ну про­ти­во­сто­ять хими­че­ско­му раз­ру­ше­нию и повреж­де­нию.

«При стро­и­тель­стве зда­ний для пор­тов, кото­рые погру­жа­лись в соле­ные воды Сре­ди­зем­но­го моря, рим­ляне пред­по­чи­та­ли дру­гой осо­бый вид вул­ка­ни­че­ско­го пеп­ла. Пуль­вис Путе­о­лан­ский добы­вал­ся из обла­сти воз­ле Неа­по­ли­тан­ско­го зали­ва. Рим­ляне пере­во­зи­ли тыся­чи и тыся­чи тонн это­го вул­ка­ни­че­ско­го пеп­ла по Сре­ди­зем­но­мо­рью, чтобы стро­ить пор­ты от побе­ре­жья Ита­лии до Изра­и­ля, до Алек­сан­дрии в Егип­те, до Пом­пей­о­по­ля в Тур­ции», — гово­рит Джек­сон.

«Мор­ская вода серь­ез­но повреж­да­ет совре­мен­ный бетон. Но в рим­ском бетоне Пуль­вис Путе­о­лан­ский фак­ти­че­ски смяг­чал повреж­де­ния от того, что вода про­са­чи­ва­лась сквозь него», — гово­рит Джек­сон. Хотя точ­ный про­цесс неиз­ве­стен, види­мо, хими­че­ские реак­ции меж­ду извест­ко­вым тестом, вул­ка­ни­че­ским пеп­лом и мор­ской водой созда­ва­ли мик­ро­ско­пи­че­ские струк­ту­ры в бетоне, кото­рые отлав­ли­ва­ли такие моле­ку­лы как хло­риды и суль­фа­ты, повреж­даю­щие совре­мен­ный бетон.

Несмот­ря на успех рим­ско­го бето­на, с тече­ни­ем вре­ме­ни его пре­кра­ти­ли исполь­зо­вать в рим­ской импе­рии. «В Сред­ние века ред­ко стро­и­ли из бето­на, и это застав­ля­ет пред­по­ло­жить, что вул­ка­ни­че­ский пепел — это не един­ст­вен­ный сек­рет проч­но­сти рим­ско­го бето­на», — гово­рит Перук­кио. Эти обшир­ные про­ек­ты мож­но было осу­ще­ст­вить толь­ко при нали­чии опре­де­лен­ной бюро­кра­тии и пра­виль­ной орга­ни­за­ции, кото­рые обес­пе­чи­ва­ла Рим­ская Импе­рия.