Annak érdekében, hogy jobb dolgokat építsenek a jövő számára, néhányan a régmúltban keresik a válaszokat. Az ókori építők szerte a világon o...
Annak érdekében, hogy jobb dolgokat építsenek a jövő számára, néhányan a régmúltban keresik a válaszokat.
Az ókori építők szerte a világon olyan építményeket hoztak létre, amelyek még ma is állnak, több ezer évvel később - kezdve a római mérnököktől, akik vastag beton tengeri gátakat öntöttek, a maja kőművesekig, akik gipszszobrokat készítettek isteneiknek, a kínai építőkig, akik falakat emeltek a betolakodók ellen.
Ezzel szemben számos újabb szerkezetnek már most lejárt az ideje. A modern világunk nagy részét alkotó beton élettartama körülbelül 50-100 év.
Egyre több tudós tanulmányoz régmúlt korokból származó anyagokat - épületdarabokat aprít le, történelmi szövegeket lapozgat, utánzó recepteket kever össze - abban a reményben, hogy felfedi, hogyan állták meg a helyüket évezredeken át.
Ez a visszafejtés meglepő listát hozott létre azokról az összetevőkről, amelyeket régi épületekbe kevertek - olyan anyagokat, mint a fakéreg, a vulkáni hamu, a rizs, a sör és még a vizelet is. Ezek a váratlan összetevők kulcsfontosságúak lehetnek néhány meglehetősen lenyűgöző tulajdonsághoz, például az a képesség, hogy idővel erősebbé váljanak, és "gyógyítsák" a repedéseket, amikor kialakulnak.
Ezeknek a jellemzőknek a lemásolása ma valódi hatásokkal járhat. Bár modern betonunk elég erős ahhoz, hogy hatalmas felhőkarcolókat és nehéz infrastruktúrát tartson fenn, nem versenyezhet ezeknek az ősi anyagoknak a tartósságával.
Az éghajlatváltozás növekvő fenyegetései miatt egyre nagyobb igény mutatkozik az építőipar fenntarthatóbbá tételére. Egy nemrégiben készült ENSZ-jelentés becslése szerint az épített környezet felelős a globális CO2-kibocsátás több mint egyharmadáért - és csak a cementgyártás teszi ki e kibocsátások több mint 7%-át.
"A maja nép vagy az ősi kínaiak hagyományos receptjeit olyan anyagok előállítására lehet felhasználni, amelyek sokkal fenntarthatóbb módon használhatók fel a modern építőiparban," - mondta Carlos Rodriguez-Navarro, a spanyol Granadai Egyetem kulturális örökségének kutatója.
Az ókori római beton jobb, mint a mai?
Sok kutató inspirációért fordult a rómaiakhoz. Körülbelül 200-tól kezdve a Római Birodalom építészei lenyűgöző betonszerkezeteket építettek, amelyek kiállták az idő próbáját - a Pantheon szárnyaló kupolájától az erős vízvezetékekig, amelyek még ma is vizet szállítanak.
Még a kikötőkben is, ahol a tengervíz korszakok óta rombolja a szerkezeteket, betont találunk "alapvetően úgy, ahogy 2000 évvel ezelőtt öntötték," - mondta John Oleson, a kanadai Victoria Egyetem régésze.
A legtöbb modern beton a portlandcementtel kezdődik, amely a mészkő és agyag szupermagas hőmérsékletre hevítésével és őrlésével készül. Ezt a cementet vízzel összekeverik, hogy kémiailag reaktív pasztát hozzanak létre. Ezután anyagdarabokat, például sziklát és kavicsot adnak hozzá, és a cementpaszta betonmasszává köti őket.
Az ókori építészek, például Vitruvius feljegyzései szerint a római folyamat hasonló volt. Az ősi építők olyan anyagokat kevertek össze, mint az égetett mészkő és a vulkáni homok vízzel és kaviccsal, kémiai reakciókat hozva létre, hogy mindent összekapcsoljanak.
Most a tudósok úgy vélik, hogy megtalálták a fő okát, hogy egyes római betonok évezredek óta fenntartják a szerkezeteket: az ősi anyagnak szokatlan ereje van arra, hogy megjavítsa önmagát. Hogy pontosan hogyan, az még nem világos, de a tudósok kezdik megtalálni a nyomokat.
Egy idén megjelent tanulmányban Admir Masic, a Massachusetts Institute of Technology építő- és környezetvédelmi mérnöke azt javasolta, hogy ez az erő mészdarabokból származik, amelyek megtalálhatók a római anyagban, ahelyett, hogy egyenletesen keverednének. A kutatók korábban úgy gondolták, hogy ezek a darabok annak a jelei, hogy a rómaiak nem keverték össze elég jól az anyagaikat.
Ehelyett Privernumból - egy Rómán kívüli ősi városból - származó betonminták elemzése után a tudósok megállapították, hogy a darabok táplálhatják az anyag "öngyógyító" képességeit. Amikor repedések keletkeznek, a víz beszivároghat a betonba, magyarázta Masic. Ez a víz aktiválja a maradék mészzsebeket, új kémiai reakciókat indítva el, amelyek kitölthetik a sérült szakaszokat.
Marie Jackson, a Utah Egyetem geológusa másképp vélekedik. Kutatásai azt találták, hogy a kulcs a rómaiak által használt speciális vulkáni anyagokban lehet.
Az építők összegyűjtötték a kitörések után hátramaradt vulkáni kőzeteket, hogy belekeverjék a betonjukba. Ez a természetesen reaktív anyag idővel változik, ahogy kölcsönhatásba lép az elemekkel, mondta Jackson, lehetővé téve a kialakuló repedések lezárását.
Az a képesség, hogy folyamatosan alkalmazkodik az idő múlásával, "valóban az anyag zsenialitása," - mondta Jackson. "A beton olyan jól lett megtervezve, hogy fenntartja magát."
Falé felhasználásával olyan erős szobrokat készítettek, mint a tengeri kagylók
A hondurasi Copánban, egy maja helyszínen a bonyolult mészszobrok és templomok még több mint 1000 év forró, párás környezetnek való kitettség után is érintetlenek maradtak. Egy idén publikált tanulmány szerint ezen szerkezetek hosszú élettartamának titka a közöttük kihajtó fákban rejlik.
Az itteni kutatóknak élő kapcsolatuk volt az építmények alkotóival: találkoztak helyi kőművesekkel Hondurasban, akik származásukat egészen a maja építőkig vezették vissza, magyarázta Rodriguez-Navarro, aki a tanulmányon dolgozott.
A kőművesek azt mondták, hogy a mészkeverékben helyi chukum és jiote fák kivonatait használják. Amikor a kutatók tesztelték a receptet - összegyűjtötték a kérget, a darabokat vízbe helyezték, és a kapott fa "levét" hozzáadták az anyaghoz - azt találták, hogy a kapott vakolat különösen tartós a fizikai és kémiai károsodásokkal szemben.
Amikor a tudósok közelről megnézték, látták, hogy a fa levéből származó szerves anyag darabjai beépültek a vakolat molekuláris szerkezetébe. Ily módon a maja vakolat képes volt utánozni az olyan erős természetes struktúrákat, mint a kagylók és a tengeri sün tüskéi - és kölcsönözte szívósságuk egy részét, mondta Rodriguez-Navarro.
A tanulmányok mindenféle természetes anyagot találtak a szerkezetekbe keverve régen: gyümölcskivonatokat, tejet, sajttúrót, sört, még trágyát és vizeletet is. A habarcs, amely Kína leghíresebb építményeit - köztük a Nagy Falat és a Tiltott Várost - összetartja, ragacsos rizsből származó keményítő nyomait tartalmazza.
Szerencse vagy ügyesség?
Néhány ilyen ősi építőnek szerencséje lehetett, mondta Cecilia Pesce, az angliai Sheffield Egyetem anyagtudósa. Szinte bármit beledobtak a mixeikbe, amíg olcsó és elérhető volt - és azok, amelyek nem működtek, már régen összeomlottak.
"Mindenféle dolgot építettek," - mondta Pesce. "És most már csak azok az épületek vannak meg, amelyek túlélték. Szóval ez olyan, mint egy természetes szelekciós folyamat."
De úgy tűnik, hogy egyes anyagok több szándékot mutatnak - mint például Indiában, ahol az építők helyi anyagok keverékét készítették, hogy különböző tulajdonságokat hozzanak létre, mondta Thirumalini Selvaraj, építőmérnök és az indiai Vellore Technológiai Intézet professzora.
Selvaraj kutatásai szerint India nedves területein az építők helyi gyógynövényeket használtak, amelyek segítik a szerkezeteket a nedvesség kezelésében. A part mentén jaggery-t, finomítatlan cukrot adtak hozzá, amely segíthet megvédeni a sókárosodástól. A magasabb földrengéskockázatú területeken pedig rizshéjból készült szuperkönnyű "úszó téglákat" használtak.
"Ismerik a régiót, ismerik a talaj állapotát, ismerik az éghajlatot," - mondta Selvaraj. "Tehát ennek megfelelően terveznek egy anyagot."
Ókori római ... felhőkarcolók?
A mai építők nem másolhatják csak úgy az ősi recepteket. Annak ellenére, hogy a római beton hosszú ideig tartott, nem bírta a nehéz terheket: "Nem lehet modern felhőkarcolót építeni római betonból," - mondta Oleson. "Összeomlana, amikor eljutunk a harmadik emelethez."
Ehelyett a kutatók megpróbálják átvenni az ősi anyag néhány különlegességét, és hozzáadni őket a modern keverékekhez. A Masic egy olyan startup része, amely római ihletésű, "öngyógyító" beton felhasználásával próbál új projekteket építeni. Jackson a hadsereg mérnöki testületével együtt dolgozik olyan betonszerkezetek tervezésén, amelyek jól bírják a tengervizet - mint például a római kikötőkben -, hogy megvédjék a partvonalakat a tengerszint emelkedésétől.
Nem kell a dolgoknak olyan sokáig tartani, mint a rómaiaké, hogy hatást gyakoroljunk, mondta Masic. Ha 50 vagy 100 évvel növeljük a beton élettartamát, "hosszú távon kevesebb bontásra, kevesebb karbantartásra és kevesebb anyagra lesz szükségünk". (1)
(1) - https://apnews.com/article/ancient-cement
