Wikipedia

Beton roman

Betonul roman, numit și opus caementicium, a fost folosit în construcții în Roma Antică. La fel ca echivalentul său modern, betonul roman se bazează pe un ciment hidraulic cu priză adăugat la un agregat.

Vedere exterioară a Panteonului din Roma cu cea mai mare cupolă din beton nearmat din lume
picture showing the concrete underside of a large dome
Panteonul din Roma este un exemplu de construcție romană din beton.

Multe clădiri și structuri încă în picioare astăzi, cum ar fi poduri, rezervoare și apeducte, au fost construite cu acest material, demonstrând versatilitatea și durabilitatea lui. Rezistența se datorează și adăugării de cenușă vulcanică de Pozzuoli, acolo unde era disponibilă (în special în Golful Napoli), ceea ce a împiedicat lărgirea fisurilor. Cercetări recente au arătat că încorporarea conglomeratelor de var a permis betonului să-și repare singur fisurile.[1][2]

Betonul roman a fost utilizat pe scară largă (construcții civile ale plebei, administrative, militare etc) începând cu anul 150 î.Hr.;[3] în timp ce unii cercetători cred că a fost dezvoltat cu un secol înainte ca acest lucru să se întâmple.[4]

A fost folosit frecvent în combinație cu fațade și alte suporturi,[5] iar interioarele au fost decorate în continuare cu stuc, picturi în frescă sau marmură colorată. Alte dezvoltări inovatoare ale materialului, ca parte a așa-numitei revoluții a betonului,[6] au dus la forme structural complicate, cum ar fi cupola Panteonului, cea mai mare și mai veche cupolă din beton nearmat din lume.[7]

Diferă de betonul modern prin faptul că agregatele includ adesea componente mai mari și, prin urmare, a fost așezat mai degrabă decât turnat.[8] Betoanele romane, ca orice beton/ciment hidraulic, puteau fi așezate și sub apă, ceea ce era util pentru poduri și alte construcții pe malul apei.

Referințe istorice

modificare
 
Portul Cezareea Maritima: un exemplu de tehnologie subacvatică a betonului roman la scară largă
 
Ruinele așa-numitului „Templu al lui Mercur” din Baiae⁠(d), un Frigidarium⁠(d) roman din bazinul unei băi construite în secolul I î.Hr. în timpul Republicii Romane târzii,[9] care conține cel mai vechi dom de beton păstrat, [10] și cel mai mare înainte de Panteonul din Roma.[11]

Vitruviu, scriind în jurul anului 25 î.Hr. în Despre arhitectură (De architectura), a clasificat tipurile de materiale adecvate pentru prepararea mortarelor de var. Pentru mortarele structurale, el a recomandat puzzolana (pulvis puteolanus în latină), nisipul vulcanic din Pozzuoli, care este de culoare maro-gălbui-gri în acea zonă din jurul lui Napoli și maro-roșcat lângă Roma. Vitruviu a specificat un raport de 1 parte var la 3 părți cenușă puzzolană pentru mortarul utilizat în clădiri și un raport de 1:2 pentru lucrări subacvatice.[12][13]

Romanii au folosit pentru prima dată betonul hidraulic în structurile subacvatice de coastă, probabil în porturile din jurul Baiei, înainte de sfârșitul secolului al II-lea î.Hr.[14] Portul Cezareea este un exemplu (22-15 î.Hr.) de utilizare a tehnologiei betonului roman subacvatic pe scară largă.[12]

Pentru reconstrucția Romei după incendiul din 64 d.Hr. care a distrus porțiuni mari din oraș, noul cod de construcție al lui Nero a cerut în mare parte folosirea de beton cu cărămidă. Acest lucru pare să fi încurajat dezvoltarea industriei cărămizii și betonului. [12]

 
Exemplu de opus caementicium la un mormânt de pe Via Appia Antica. Învelișul original a fost îndepărtat.

Proprietățile materialelor

modificare

Betonul roman, ca orice beton, este format dintr-un agregat și mortar hidraulic, un liant amestecat cu apă care se întărește în timp. Agregatul a variat și a inclus bucăți de rocă, țiglă ceramică, roci clastice de var și moloz de cărămidă din rămășițele clădirilor demolate anterior. La Roma, tuful ușor disponibil a fost adesea folosit ca agregat.[15]

Gipsul și varul nestins au fost folosite ca lianți.  Prafurile vulcanice, numite puzzolană sau „nisip de groapă”, erau folosite acolo unde erau disponibile. Puzzolana face betonul mai rezistent la apa sărată decât betonul modern.[16] Mortarul puzolanic a avut un conținut ridicat de alumină și siliciu.

Cercetări recente (2023) au arătat că conglomeratele de var, considerate anterior un semn al unei tehnici slabe de agregare, reacționează cu apa care se infiltrează în orice fisuri care apar și, astfel, furnizează calciu reactiv pentru a permite formarea și resigilarea fisurilor cu noi cristale de carbonat de calciu.[17] Aceste conglomerate de var au o structură fragilă care a fost cel mai probabil creată într-o tehnică de „amestecare la cald” cu var neted, mai degrabă decât cu var stins tradițional, determinând ca fisurile să se deplaseze în mod preferențial prin conglomerate de var, jucând astfel potențial un rol critic în mecanismul de auto-reparare.[18]

Betonul, și în special, mortarul hidraulic responsabil de coeziunea sa, era un tip de ceramică structurală a cărei utilitate derivă în mare parte din plasticitatea sa reologică în stare de pastă. Priza și întărirea cimenturilor hidraulice a derivat din hidratarea materialelor și interacțiunea chimică și fizică ulterioară a acestor produse de hidratare. Aceasta diferă de așezarea mortarelor de var stins, cele mai comune cimenturi din lumea pre-romană. Odată întărit, betonul roman a prezentat o plasticitate redusă, deși a păstrat o oarecare rezistență la solicitările de tracțiune.

Întărirea cimenturilor puzzolanice are multe în comun cu priza omologul lor modern, cimentul Portland. Compoziția ridicată de siliciu a conglomeratelor puzzolane romane este foarte apropiată de cea a cimentului modern la care s-a adăugat zgură de furnal, cenușă zburătoare (de ardere) sau fum de siliciu.

Rezistența și longevitatea betonului roman „marin” sunt date de o reacție benefică a apei de mare cu un amestec de cenușă vulcanică și var nestins pentru a crea un cristal rar numit tobermorit, care poate rezista la fracturare. Pe măsură ce apa de mare s-a infiltrat în micile crăpături din betonul roman, a reacționat cu filipsitul⁠(d) găsit în mod natural în roca vulcanică și a creat cristale de tobermorit aluminoase. Rezultatul este un candidat pentru „cel mai durabil material de construcție din istoria omenirii”. În schimb, betonul modern expus apei sărate se deteriorează în câteva decenii.[19][20][21]

 
Structura cristalină a tobermoritei: celulă unitară elementară

Betonul roman de la Mormântul Caeciliei Metella are o variație mai mare în potasiu care a declanșat schimbări care „întăresc zonele dintre fațade și pot contribui la îmbunătățirea performanței mecanice”.[22]

Tehnologia seismică

modificare

Pentru un mediu predispus la cutremure precum Peninsula Italiană, întreruperile și construcțiile interioare din ziduri și cupole au creat discontinuități în masa de beton. Porțiuni din clădire s-ar putea deplasa apoi ușor atunci când a existat o mișcare a pământului pentru a face față unor astfel de solicitări, sporind rezistența generală a structurii. În acest sens, cărămizile și betonul erau flexibile. Este posibil ca, tocmai din acest motiv, deși multe clădiri au suferit crăpături serioase din diverse cauze, ele continuă să rămână în picioare până în prezent. [23] [12]

O altă tehnologie folosită pentru a îmbunătăți rezistența și stabilitatea betonului a fost gradarea acestuia în cupole. Un exemplu este Panteonul, unde agregatul regiunii superioare a domului constă din straturi alternative de tuf ușor și piatră ponce, dând betonului o densitate de 1.350 kilograme pe metru cub (84 lb/cu ft). Fundația structurii a folosit ca agregat travertin, având o densitate mult mai mare de 2.200 kilograme pe metru cub (140 lb/cu ft).[24] [12]

Utilizare modernă

modificare

Studii științifice din 2010 despre betonul roman au atras atenția mass-mediei și a industriei.[25] Datorită durabilității sale neobișnuite, longevității și amprentei reduse asupra mediului, corporațiile și municipalitățile încep să exploreze utilizarea betonului în stil roman (și) în America de Nord, înlocuind cenușa vulcanică cu cenușă zburătoare de cărbune care are proprietăți similare. Susținătorii susțin că betonul făcut cu cenușă zburătoare poate costa cu până la 60% mai puțin, deoarece necesită mai puțin ciment și are o amprentă mai mică asupra mediului datorită temperaturii mai scăzute de producție și duratei de viață mult mai lungi.[26] Exemple utilizabile de beton roman expus la medii marine dure s-au descoperit a fi vechi de 2000 de ani, cu uzură mică sau deloc.[27]

În 2013, Universitatea Berkeley din California a publicat un articol care a descris pentru prima dată mecanismul prin care compusul extrem de stabil de calciu-aluminiu-silicat-hidrat leagă materialul.[28] În timpul producției sale, mai puțin dioxid de carbon este eliberat în atmosferă față de orice proces modern de producție de beton.[29] Dezavantajele sale includ timpi de uscare mai mari și rezistența oarecum mai mică decât a betonului modern, în ciuda durabilității sale mai mari. Nu întâmplător pereții clădirilor romane sunt mai groși decât cei ai clădirilor moderne. Cu toate acestea, betonul roman devine mult mai rezistent după câteva decenii de la finalizarea construcției, ceea ce nu este cazul betonurilor moderne (care uneori nici nu rezistă mai multe decenii).[30][31]

  Portal Roma antică

Referințe

modificare
  1. ^ Chandler, David (). „Riddle solved: Why was Roman concrete so durable?”. techxplore.com. Arhivat din original la . Accesat în . 
  2. ^ „Por esto el hormigón de los antiguos romanos era tan fuerte (y aún hoy podemos aprender de él)” [This is why the concrete of the ancient Romans was so strong (and we can still learn from it today)]. Infoterio Noticias | Ciencia y Tecnología (în spaniolă). . Accesat în . 
  3. ^ „National Pozzolan Association: The History of Natural Pozzolans”. pozzolan.org. Accesat în . 
  4. ^ Boëthius, Axel; Ling, Roger; Rasmussen, Tom (). „Etruscan and Early Roman Architecture”. Yale/Pelican history of art. Yale University Press. pp. 128–129. ISBN 978-0300052909. 
  5. ^ „Aqua Clopedia, a picture dictionary on Roman aqueducts: Roman concrete / opus caementicium”. romanaqueducts.info. Accesat în . 
  6. ^ DeLaine 1990, p. 407; Rook 1992, pp. 18f.; Gardner 2005, p. 170
  7. ^ Moore, David (februarie 1993). „The Riddle of Ancient Roman Concrete”. S Dept. of the Interior, Bureau of Reclamation, Upper Colorado Region. Accesat în . 
  8. ^ Henig, Martin, ed. (). A Handbook of Roman Art. Phaidon. p. 30. ISBN 0714822140. 
  9. ^ „Baiae, historic site, Italy”. Encyclopedia Britannica. 
  10. ^ Lancaster 2009, p. 40.
  11. ^ Mark, Robert; Hutchinson, Paul (martie 1986). „On the Structure of the Roman Pantheon”. The Art Bulletin. New York, NY: College Art Association. 68 (1): 24. doi:10.2307/3050861. JSTOR 3050861. 
  12. ^ a b c d e Lechtman & Hobbs 1986.
  13. ^ Vitruvius. De Architectura⁠(d), Book II:v,1; Book V:xii2. 
  14. ^ Oleson et al., 2004, The ROMACONS Project: A Contribution to the Historican and Engineering Analysis of the Hydrauilc Concrete in Roman Maritime Structures, International Journal of Nautical Archaeology 33.2: 199-229
  15. ^ „Rome's Invisible City”. BBC One. Accesat în . 
  16. ^ Wayman, Erin (). „The Secrets of Ancient Rome's Buildings”. Smithsonian.com. Accesat în . [nefuncțională]
  17. ^ Seymour, Linda. „Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete”. ScienceAdvances. Accesat în . 
  18. ^ Chandler, David L. „Riddle solved: Why was Roman concrete so durable?”. MIT News. 
  19. ^ Guarino, Ben (). „Ancient Romans made world's 'most durable' concrete. We might use it to stop rising seas”. The Washington Post. 
  20. ^ Jackson, Marie D.; Mulcahy, Sean R.; Chen, Heng; Li, Yao; Li, Qinfei; Cappelletti, Piergiulio; Wenk, Hans-Rudolf (). „Phillipsite and Al-tobermorite mineral cements produced through low-temperature water-rock reactions in Roman marine concrete”. American Mineralogist. 102 (7): 1435–1450. Bibcode:2017AmMin.102.1435J. doi:10.2138/am-2017-5993CCBY. ISSN 0003-004X. 
  21. ^ McGrath, Matt (). „Scientists explain ancient Rome's long-lasting concrete”. BBC News. Accesat în . 
  22. ^ Ouellette, Jennifer (). „Noblewoman's tomb reveals new secrets of ancient Rome's highly durable concrete”. Ars Technica⁠(d) (în engleză). Accesat în . 
  23. ^ MacDonald 1982, fig. 131B.
  24. ^ K. de Fine Licht, The Rotunda in Rome: A Study of Hadrian's Pantheon. Jutland Archaeological Society, Copenhagen, 1968, pp. 89–94, 134–35
  25. ^ „Fixing Canada's Infrastructure with Volcanoes”. Trebuchet Capital Partners Research. . Accesat în . 
  26. ^ „By 25 BC, ancient Romans developed a recipe for concrete specifically used for underwater work which is essentially the same formula used today”. . 
  27. ^ M. D. Jackson, S. R. Chae, R. Taylor, C. Meral, J. Moon, S. Yoon, P. Li, A. M. Emwas, G. Vola, H.-R. Wenk, and P. J. M. Monteiro, "Unlocking the secrets of Al-tobermorite in Roman seawater concrete", American Mineralogist, Volume 98, pp. 1669–1687, 2013.
  28. ^ „Modern concrete modernization using Roman technologies”. concreteformworkmelbourne.com. . Arhivat din original la . Accesat în . 
  29. ^ „Renaissance of Roman Concrete: Cutting carbon emissions”. constructionspecifier.com. . Accesat în . 
  30. ^ RFI România (), Secretul rezistenței betonului roman: se repară singur, RFI România: Actualitate, informații, știri în direct, arhivat din original la , accesat în  
  31. ^ „Ancient Romans made world's 'most durable' concrete. We might use it to stop rising seas”. washingtonpost.com. Accesat în . 

Lectură suplimentară

modificare
  • Adam, Jean-Pierre; Mathews, Anthony (), Roman Building, Florence: Taylor & Francis, ISBN 9780203984369 
  • Lancaster, Lynne C. (), Concrete Vaulted Construction in Imperial Rome: innovations in context, Cambridge University Press, ISBN 9780521842020 
  • Lechtman, Heather; Hobbs, Linn (), „Roman Concrete and the Roman Architectural Revolution”, În W.D. Kingery, Ceramics and Civilization, 3: High Technology Ceramics: Past, Present, Future, American Ceramics Society, ISBN 091609488X 
  • MacDonald, William Lloyd (), The Architecture of the Roman Empire, v.2, an Urban Appraisal., New Haven: Yale University Press, ISBN 9780300034561 

Legături externe

modificare
Adus de la https://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Beton_roman&oldid=16489412