Betonul roman din antichitate a rezistat atacurilor din mediul inconjurator timp de peste 2000 de ani. Tehnicile fundamentale de constructie ale romanilor trebuie sa fi fost mai bune decat cele ale practicii curente de constructii daca e sa judecam comparand produsele. Putem învăţa de la romani in vre-un fel pentru a ne îmbunătăţi betonul?

Cărţile vechi de istorie ne-au învăţat că betonul roman era compus doar din trei părţi: o pasta de var hidratat (stins); cenusa pozzolanica de la un vulcan din apropiere; si cateva roci de marimea pumnului. Daca aceste componente ar fi fost amestecate impreuna si ar fi puse in opera in modul in care se face betonul modern, rezultatul cu siguranta nu ar trece testul timpului. Enigma care obsedeaza mintea multor specialisti in beton este… cum faceau acei romani din vremea lui Hristos sa construiasca astfel de constructii complicate si totusi rezistente la testul timpului asa cum se vede pe harta actuala a Romei?

Cea mai neobişnuită constructie romană, ce descrie cel mai bine progresul lor tehnic, este Pantheonul, o cladire cu fatada de caramida ce a rezista ravagiilor trecerii timpului intr-o stare aproape perfecta, şezand magnific în cartierul de afaceri din Roma. Poate că longevitatea sa este descrisa de către scopul său… de a onora toti zeii. Mai presus de toate, această clădire umileşte inginerul modern nu numai prin splendoarea sa artistică ci mai ales deoarece nu există bare de otel pentru a contracara marile forţe de întindere asa cum ar fi nevoie pentru a consolida betonul modern. Descrierea acestei mari cladiri circulare ne spune multe despre inteligenta constructorilor sai; a fost proiectata pentru a conţine o minge imaginara, si are aproape 44 m in diametru avand un perete sub forma unor fuste ce cad de pe circumferinta sa. In centrul domului este o deschidere de 6 metri mentinuta de un inel de bronz sprijinit pe un inel de caramizi integrat in domul din beton. Aceasta deschidere ingenioasa admite lumina soarelui pentru a-i ilumina interiorul. Pardoseala de marmură, usor curbata, asigura drenajul iar canelurile complexe din pereti si tavan sunt doar câteva din caracteristicile de design atent facut.

Rezolvarea enigmei betonului stravechi a constat din doua studii: unul a presupus intelegerea chimiei, iar celalalt a fost de stabilirea a modului de punere in opera a betonului stravechi. Pentru a-i intelege compozitia chimica, trebuie sa mergem inapoi in timp mult inainte de Moise. Popoarele din Orientul Mijlociu faceau peretii pentru fortificatiile si casele lor prin turnarea de argila umeda intre cofraje, ceea ce se anumea adesea paianta. Pentru a proteja suprafetele de argila de eroziune, cei din vechime au descoperit ca un strat umed si subtire de calcar alb calcinat se va combina chimic cu gazele din aer pentru a produce un scut dur de protectie. Putem doar banui ca evenimentul descoperirii pseudo-betonului s-a intamplat aprox 200 ani inainte de Hristos cand s-a aplicat un strat de var pe un perete facut din cenusa vulcanica, pozzolanica, din apropierea orasului Pozzuoli din Italia.

O reactie chimica a avut loc intre componentele chimice din peretele de argila vulcanica (dioxid de siliciu si cantitati mici de alumina si oxid de fier) si stratul de var stins (hidroxid de calciu) aplicat pe perete. Mai apoi au descoperit ca amestecand o cantitate mica de cenusa vulcanica sub forma de pudra fina cu varul umed s-a putut obtine un strat mai gros, dar a mai produs si un produs durabil ce putea fi scufundat in apa – ceva ce tencuiala din var umed si nisip simplu nu putea face.

Pentru a explica aceasta diferenta chimica trebuie sa examinam structura atomica. Tencuiala obisnuita este facuta din var stins si nisip obisnuit. Acest nisip are o structura atomica cristalina unde dioxidul de siliciu este atat de condensat incat nu sunt goluri atomice in reteaua sa moleculara pentru a permite moleculei de hidroxid de calciu din var sa intre si sa reactioneze. Acelasi lucru este adevarat si pentru contactul dintre varul stins si pozzolan. Pozzolanul are in structura sa dioxid de siliciu amorf cu multe goluri in structura sa moleculara. Dupa amestecarea de var stins cu pozzolan, hidroxidul de calciu intra in golurile atomice pentru a forma un gel ce expandeaza in beton, unind bucatile de roca una de alta. Forma de prezentare ca praf fin a cenusii pozzolanice asigura o mre suprafata ceea ce imbunatateste reactia chimica. Găsim asemanari intre chimia complexa a gelului antic liant de beton cu substanţa chimică a gelului modern liant de beton.  Asa ca gelul pozzolan+var a fost cel care a creat durabilitatea betonului antic.

Explicarea punerii in opera a vechiului beton a rezolvat a doua parte a enigmei. Fără indoială, si cercetarile facute de Ministerul Constructiilor au jucat un rol important aici. Numai chimia nu poate face un beton bun. Oamenii fac betonul bun, iar specialistii din Minister au revendicat ca au acea expertiza. Deşi un nou produs denumit beton compactat cu compresorul fusese recent dezvoltat, perfectionismul celor din proiectare l-a facut sa fie ales ca si candidat economic pentru construcţia barajului. In 1987, corpul ingineresc din Ministerul Constructiilor din SUA a construit marele baraj Upper Stillwater Dam folosind beton compactat cu compresorul in partea de rasarit a statului Utah. Acel beton consta dintr-un amestec de 40 %  ciment Portland si de 60 % cenusi zburatoare, un produs secundar de la termocentrale. Printr-o coincidenta, cenusa zburatoare continea aceiasi compusi amorfi de dioxid de siliciu ca si cenusa vulcanica. Iar cimentul Portland hidratat a eliberat calciul identificat si in formula betonului antic.

Cand Bureau of Reclamation a amestecat aceste doua componente pentru barajul lor, s-a format un gel de lipire pentru a lipi una de alta bucăţile inerte de roca. Pietrele au fost folosite ca un filler puternic in acelasi mod in care este folosit producerea betonului standard. De aceea putem cu usurinta corela moleculele de hidroxid de calciu din cimentul Portland cu cele din varul antic, iar dioxidul de siliciu amorf din cenusile zburatoare pozzolanice de dioxidul de siliciu amorf din cenusile vulcanice pozzolanice. Astfel ca am stabilit o legatura rezonabila intre componentele din beton care formeaza gelul respectiv atat pentru betonul modern cat si pentru cel antic.

Asemanarea ingredientelor la betonul modern si cel vechi a fost explicata, dar lucrurile nu constau din atat. Studiile asupra punerii lui in pera sunt foarte importante pentru a produce un beton durabil. Ministerul Constructiilor a amestecat componentele sale (ciment, cenusa si piatra) cu cat mai putina apa posibil pentru a obtine un beton vârtos, “fara scurgere”; l-a intins in straturi pe baraj; si l-a indesat folosind compresoare mari cu vibratie pentru a produce o noua clasa de beton.

Cei din vechime amestecau manual componentele (varul stins si argila vulcanica) intr-un vas pentru mortar cu foarte putina apa pentru a obtine o compozitie aproape uscata; se transporta pana in santier in cosuri plasandu-l peste un strat pregatit anterior de pietre; si apoi incepeau sa indese mortarul in stratul de pietre. Din fericire avem dovezi. Vitruvius, un renumit arhitect roman (aprox. 20 i.Hr.), a mentionat acest proces, plus faptul ca instrumente speciale de compactare erau folosite pentru a construi peretii unei cisterne. Este asta important? Da, deoarece compactarea structurii moleculare prin indesare a redus necesarul de apa, care era o sursa de goluri si defecte. Dar, de asemenea, ambalarea foarte compacta produce gel de unire mai mult decât s-ar fi aşteptat în mod normal. Prin urmare, avem o asemanare intre practicile de punere in opera  antice si cele compactate de un compresor cu vibratie, care este cea de compactare puternica a materialelor la plasarea acestora.

Am invatat ca vechiul beton era un simplu amestec de var stins si cenusa vulcanica (pozzolan) in anumite proportii pentru a indeplini cerintele arhitectului roman. Am mai invatat ca romanii foloseau metoda de punere in opera prin compactarea mortarului lor vartos in golurile stratului de piatra. Şi destul de interesant, noul beton care a fost dezvoltat de către Biroul de Recuperare a urmarit îndeaproape pe cel al celor din vechime. Deci, putem presupune cu uşurinţă că noua clasă de beton generata la  Upper Stillwater Dam va dura… poate tot 2000 de ani ca si vechiul beton roman.

dupa David Moore, PE

---

2%

din impozitul pe salariu

Din taxele pe salariul tău, poți alege ca 2% să meargă către articolele noastre și sprijinirea directă a Asociației pentru Antreprenoriat Comunitar, nu către stat. Ajută-ne să luptăm în continuare pentru cele ce-ți sunt dragi: Dezvoltarea Personală, Comunitară și Socială.

Descarcă formularul și depune-l la agenția ANAF de care aparții până pe 31 iulie.