Cum mai sunt cladirile antice romane si mayase? Oamenii de stiinta isi dezvaluie secretele

Constructorii antici din intreaga lume au creat structuri care sunt inca in picioare astazi, mii de ani mai tarziu – de la inginerii romani care au turnat bariere mari de beton groase, la zidari Maya care au realizat sculpturi din ipsos pentru zeii lor, pana la constructorii chinezi care au ridicat ziduri impotriva invadatorilor.

Cu toate acestea, zeci de structuri mai recente isi fixeaza deja datele de expirare: betonul care alcatuieste o mare parte din lumea noastra moderna are o durata de viata de aproximativ 50 pana la 100 de ani.

Un numar tot mai mare de oameni de stiinta au studiat materiale din epoci demult – cioplind bucati de cladiri, cercetand cu atentie textele istorice, amestecand retete imitatoare – sperand sa descopere cum au rezistat acestea timp de milenii.

Aceasta inginerie inversa a scos la iveala o lista surprinzatoare de ingrediente care au fost amestecate in cladiri vechi – materiale precum scoarta de copac, cenusa vulcanica, orezul, berea si chiar urina. Aceste suplimente neasteptate ar putea fi cheia unor proprietati destul de impresionante, cum ar fi capacitatea de a deveni mai puternice in timp si de a „vindeca” fisurile atunci cand se formeaza.

A afla cum sa copiati aceste caracteristici ar putea avea un impact real astazi: in timp ce betonul nostru modern are puterea de a sustine zgarie-nori masive si infrastructura grea, nu poate concura cu rezistenta acestor materiale antice.

Si odata cu cresterea amenintarilor legate de schimbarile climatice, exista un apel tot mai mare de a face constructia mai durabila. Un raport recent al ONU estimeaza ca mediul construit este responsabil pentru mai mult de o treime din emisiile globale de CO2 – si numai productia de ciment reprezinta mai mult de 7% din aceste emisii.

„Daca imbunatatesti proprietatile materialului folosind… retete traditionale de la mayasi sau chinezi antici, poti produce material care poate fi folosit in constructiile moderne intr-un mod mult mai durabil”, a spus Carlos Rodriguez-Navarro, o mostenire culturala. cercetator la Universitatea din Granada din Spania.

Este betonul roman antic mai bun decat cel de astazi?

Multi cercetatori au apelat la romani pentru inspiratie. Incepand cu anul 200 i.Hr., arhitectii Imperiului Roman construiau structuri impresionante din beton care au rezistat timpului – de la cupola inalta a Panteonului pana la apeductele robuste care inca transporta apa si astazi.

Chiar si in porturi, unde apa de mare bate structuri de secole, veti gasi betonul „practic asa cum era cand a fost turnat acum 2.000 de ani”, a spus John Oleson, arheolog la Universitatea Victoria din Canada.

Majoritatea betonului modern incepe cu cimentul Portland, o pulbere obtinuta prin incalzirea calcarului si a argilei la temperaturi foarte ridicate si macinarea lor. Acest ciment este amestecat cu apa pentru a crea o pasta reactiva chimic. Apoi, se adauga bucati de material precum roca si pietrisul, iar pasta de ciment le leaga intr-o masa de beton.

Conform inregistrarilor de la arhitecti antici precum Vitruvius, procesul roman a fost similar. Constructorii antici au amestecat materiale precum calcarul ars si nisipul vulcanic cu apa si pietris, creand reactii chimice pentru a lega totul.

Acum, oamenii de stiinta cred ca au gasit un motiv cheie pentru care betonul roman a sustinut structuri de mii de ani: materialul antic are o putere neobisnuita de a se repara singur. Exact cum nu este inca clar, dar oamenii de stiinta incep sa gaseasca indicii.

Intr-un studiu publicat la inceputul acestui an, Admir Masic, un inginer civil si de mediu la Institutul de Tehnologie din Massachusetts, a propus ca aceasta putere provine din bucati de var care sunt impanzite in materialul roman in loc sa fie amestecate uniform. Cercetatorii obisnuiau sa creada ca aceste bucati erau un semn ca romanii nu-si amestecau suficient de bine materialele.

In schimb, dupa ce au analizat mostre de beton de la Privernum – un oras antic din afara Romei -, oamenii de stiinta au descoperit ca bucatile ar putea alimenta abilitatile de „auto-vindecare” ale materialului. Cand se formeaza fisuri, apa poate patrunde in beton, a explicat Masic. Acea apa activeaza buzunarele ramase de var, declansand noi reactii chimice care pot umple sectiunile deteriorate.

Marie Jackson, un geolog la Universitatea din Utah, are o perspectiva diferita. Cercetarile ei au descoperit ca cheia ar putea fi in materialele vulcanice specifice folosite de romani.

Constructorii adunau roci vulcanice ramase in urma dupa eruptii pentru a se amesteca in betonul lor. Acest material reactiv natural se schimba in timp pe masura ce interactioneaza cu elementele, a spus Jackson, permitandu-i sa sigileze fisurile care se dezvolta.

Abilitatea de a continua adaptarea in timp „este cu adevarat geniul materialului”, a spus Jackson. „Betonul a fost atat de bine proiectat incat se sustine singur.”

Folosind suc de copac pentru a face sculpturi la fel de puternice ca scoici

La Copan, un sit Maya din Honduras, sculpturile si templele complicate din var raman intacte chiar si dupa mai mult de 1.000 de ani expuse la un mediu cald si umed. Si potrivit unui studiu publicat la inceputul acestui an, secretul longevitatii acestor structuri ar putea sta in copacii care incoltesc printre ele.

Cercetatorii de aici au avut o legatura vie cu creatorii structurilor: s-au intalnit cu zidari locali din Honduras care si-au urmarit descendenta pana la constructorii mayasi, a explicat Rodriguez-Navarro, care a lucrat la studiu.

Zidarii au sugerat sa foloseasca extracte din arbori de chukum si jiote locali in amestecul de tei. Cand cercetatorii au testat reteta – colectarea scoartei, punerea bucatilor in apa si adaugarea „sucului” de copac rezultat in material – au descoperit ca tencuiala rezultata era deosebit de durabila impotriva daunelor fizice si chimice.

Cand oamenii de stiinta au marit, au vazut ca bucati de material organic din sucul copacului au fost incorporate in structura moleculara a ipsosului. In acest fel, tencuiala mayasa a reusit sa imite structuri naturale robuste, cum ar fi scoici si spini de arici de mare – si sa imprumute o parte din duritatea lor, a spus Rodriguez-Navarro.

Studiile au descoperit tot felul de materiale naturale amestecate in structuri de demult: extracte de fructe, lapte, cas de branza, bere, chiar si balegar si urina. Mortarul care tine impreuna unele dintre cele mai faimoase structuri ale Chinei – inclusiv Marele Zid si Orasul Interzis – include urme de amidon din orez lipicios.

Noroc sau pricepere?

Unii dintre acesti constructori antici s-ar putea sa fi avut noroc, a spus Cecilia Pesce, om de stiinta in materiale la Universitatea din Sheffield din Anglia. Ar arunca aproape orice in mixurile lor, atata timp cat era ieftin si disponibil – iar cele care nu au functionat s-au prabusit de mult.

„Ar pune tot felul de lucruri in constructie”, a spus Pesce. „Si acum, avem doar cladirile care au supravietuit. Deci este ca un proces de selectie naturala.”

Dar unele materiale par sa demonstreze mai multa intentie – cum ar fi in India, unde constructorii au creat amestecuri de materiale locale pentru a produce proprietati diferite, a spus Thirumalini Selvaraj, inginer civil si profesor la Institutul de Tehnologie Vellore din India.

Conform cercetarilor lui Selvaraj, in zonele umede din India, constructorii au folosit ierburi locale care ajuta structurile sa faca fata umiditatii. De-a lungul coastei, au adaugat jaggery, un zahar nerafinat, care poate ajuta la protejarea de deteriorarea sarii. Si in zonele cu riscuri mai mari de cutremur, au folosit „caramizi plutitoare” super usoare facute cu coji de orez.

„Ei cunosc regiunea, cunosc starea solului, cunosc clima”, a spus Selvaraj. „Asa ca ei creeaza un material in conformitate cu asta.”

Romane antice… zgarie-nori?

Constructorii din ziua de azi nu pot doar sa copieze retetele stravechi. Chiar daca betonul roman a durat mult timp, nu a putut sustine incarcaturi grele: „Nu ai putea construi un zgarie-nori modern cu beton roman”, a spus Oleson. „S-ar prabusi cand ai ajunge la a treia etapa.”

In schimb, cercetatorii incearca sa ia unele dintre specialitatile materialului antic si sa le adauge in amestecuri moderne. Masic face parte dintr-un startup care incearca sa construiasca noi proiecte folosind beton de inspiratie romana, „autovindecator”. Iar Jackson lucreaza cu Corpul Inginerilor Armatei pentru a proiecta structuri de beton care pot rezista bine in apa de mare – precum cele din porturile romane – pentru a ajuta la protejarea coastelor de cresterea nivelului marii.

Nu trebuie sa facem lucrurile sa dureze atat de mult cat au facut romanii pentru a avea un impact, a spus Masic. Daca adaugam 50 sau 100 de ani la durata de viata a betonului, „vom avea nevoie de mai putina demolare, mai putina intretinere si mai putin material pe termen lung”.