راز سر به مُهر روم باستان افشا شد

بِتُن‌های روم باستان هزاران سال دوام آورده‌اند تا ما توانسته‌ایم آن‌ها را ببینیم، ولی تا کنون مشخص نبود چرا این بِتُن‌ها چنین دوام بالایی داشته‌اند.

محققین دانشگاه MIT با نمونه‌برداری از بِتُن دیواره‌ی شهر باستانی «پریورنام» در نزدیکی رُم ایتالیا، به بررسی دلیل دوام این بِتُن پرداخته‌اند. پریورنام از قرن دوم قبل از میلاد تا قرن ۱۳ میلادی سکونتگاه انسان‌ها بوده است و اولین بار در قرن هجدهم کاوش‌های باستان‌شناسی در آنجا انجام شد، ولی از سال ۱۹۹۰ بیشترین کارها بر روی آن انجام شده است.

تا مدت‌های مدیدی محققین تصور می‌کردند که دلیل دوام بالای بِتُن‌های باستانی وجود موادی مانند خاکستر آتشفشانی است. این خاکستر از ناحیه‌ی پازولی ناپل در کل امپراتوری پخش می‌شده و با بِتُن ترکیب می‌شده است. به نظر می‌رسد وجود این ماده در بتن، توسط معماران آن دوران حیاتی تلقی می‌شده است.

بررسی دقیق‌تر نمونه‌های بِتُن باستانی نشان داده است که این بِتُن‌ها حاوی ماده‌ی سفید کوچک معدنی دیگری نیز بوده‌اند که در همه‌ی بِتُن‌های روم باستان وجود داشته است. این ماده معدنی در حقیقت آهک بوده که یکی دیگر از اجزای اصلی بِتُن‌های باستانی محسوب می‌شده است.

ترکیباتی که از بِتُن‌های باستانی استخراج شده هیچکدام در بِتُن‌های امروزی یافت نمی‌شود، بنابراین پرسش اینجاست که چرا از این ترکیبات در بِتُن‌های باستانی استفاده شده است؟

دانشمندان دانشگاه MIT این نظریه را مطرح کرده‌اند که وجود ترکیبات آهکی درون بِتُن باعث خود ترمیمی بِتُن می‌شود. این خاصیت تا قبل از این شناخته شده نبود. تا قبل از این بسیاری از محققین تصور می‌کردند وجود آهک در بِتُن‌های باستانی در واقع ناخالصی است؛ در صورتی که رومی‌های باستان با دقتی که در ساخت و ساز داشته‌اند، بعید به نظر می‌رسد نتوانسته‌اند ناخالصی‌های بِتُن را خارج کنند.

مطالعه‌ی نمونه‌های بِتُن باستانی دانشمندان را به این نتیجه رساند که ترکیبات سفید موجود در بِتُن از کربنات کلسیوم ساخته شده است. بررسی‌های بیشتر نشان داد که این ترکیبات در دماهای بسیار بالا شکل گرفته‌اند. دانشمندان این نظریه را مطرح کرده‌اند که اختلاط داغ ترکیبات آهکی یکی از دلایل بادوام ماندن بِتُن‌های باستانی بوده است.

زمانی که تَرَک‌های ریز درون بِتُن شکل می‌گیرد، به آهک می‌رسد و آهک با ترکیب شدن با آب تولید محلول اشباع کلسیوم می‌کند و با کریستالیزه شدن این محلول، ترک از بین می‌رود. در این فرآیند مخلوط شدن ترکیب آهکی با خاکستر آتشفشانی نیز منجر به محکم‌تر شدن بِتُن می‌شود و ترک با استحکام بالایی پُر می‌شود.

محققین برای اینکه فرضیه‌ی خود را امتحان کنند، چند نمونه بِتُن را بر اساس روش باستانی و روش‌های کنونی ساختند و عمداً درون آن‌ها ترک ایجاد کردند و آب روی بِتُن ریختند. بِتُن‌های ساخته شده در مدت دو هفته ترک‌های ایجاد شده را ترمیم کردند و نظریه‌ی محققین اثبات شد.

نتایج بررسی نمونه‌های باستانی بِتُن و ساخت بِتُن بر اساس فرمول باستانی طی مقاله‌ای در مجلهScience Advances منتشر شده است.