الأحد، 08 يناير 2023 - 12:16 م

لقد نجت الهياكل التي صنعها الرومان القدماء، منذ آلاف السنين ، وسقوط إمبراطورية، وشهدت الحروب وما زالت تقف شامخة حتى يومنا هذا كدليل على عبقرية المهندسين والمعماريين، لكن كيف تمكنوا من القيام بذلك ظل لغزًا، ومع ذلك، فقد وجدت الأبحاث المنشورة في مجلة "Science Advances"، وهي موجودة في المواد المستخدمة لإنشاء هذه الهياكل المهيبة. 

وجد الفريق، الذي ضم باحثين من الولايات المتحدة وإيطاليا وسويسرا، أن التقنية المستخدمة في جعل الخرسانة متينة قد تكون بسبب خصائصها "العلاجية الذاتية"، لنأخذ البانثيون على سبيل المثال، والذي لا يزال قائماً بعد ما يقرب من 2000 عام كأكبر قبة في العالم من الخرسانة غير المسلحة، والتي "لم تكن لتوجد بدون الخرسانة كما كانت في العصر الروماني" ، كما قال Admir Masic، المؤلف الرئيسي للورقة، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أستاذ الهندسة المدنية والبيئية، نقلا عن موقع " ديلي ميل".

قام الباحثون بتحليل عينات خرسانية عمرها 2000 عام تم جمعها من جدار في موقع بريفيرنوم الأثري بإيطاليا ، وهو الهيكل الذي يقال إنه يحتوي على تركيبة مماثلة لتركيب الخرسانة التي تم العثور عليها من خلال الإمبراطورية الرومانية ووجدوا الخرسانة البوزولانية، إنها مادة بناء متينة تساهم في قوة العمارة الرومانية والمكون الرئيسي الذي سمي على اسم مدينة Pozzuoli الإيطالية ، على خليج نابولي. 

وجدت الدراسة التي أجراها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أن متانة وخصائص "الشفاء الذاتي" للخرسانة جاءت من مكوناتها ، البوزولانا من Pozzuoli وهو مزيج من الرماد البركاني الموجود في المدينة والجير. وفقًا للبحث ، عند مزجهما بالماء ، يتحدان معًا لتشكيل الخرسانة القوية.

قال ماسك: "لقد علموا أن هذه مادة رائعة ، لكنهم على الأرجح لم يعرفوا أنها ستستمر لآلاف السنين"، بالإضافة إلى ذلك ، وجد الفريق أيضًا أن القطع البيضاء الموجودة على سطح العمارة الرومانية والتي لا توجد في التركيبات الخرسانية الحديثة ، نشأت من الجير وتسمى "فتحات الجير" التي تشكلت بسبب تكوين الخرسانة. والجدير بالذكر أن ما تم رفضه سابقًا كنتيجة لممارسات الخلط غير المتقنة أو المواد الخام منخفضة الجودة هو في الواقع ما يساهم في قدرة الشفاء الذاتي غير المعروفة سابقًا لهذا النوع من الخرسانة. 

قال ماسك: "فكرة أن وجود هذه الكسور الجيرية كان يُعزى ببساطة إلى مراقبة الجودة المنخفضة كانت تزعجني دائمًا"، ومع ذلك ، بعد إجراء مزيد من الفحص باستخدام تقنيات التصوير متعدد النطاقات عالية الدقة وتقنيات رسم الخرائط الكيميائية ، اكتشف الفريق أشكالًا مختلفة من كربونات الكالسيوم في هذه الكتل الجيرية التي تحدث في الأماكن التي لا تتوفر فيها المياه بسهولة. 

وخلصوا إلى أنهم نشأوا بسبب استخدام الجير الحي ، وهو أكثر أشكال الحجر الجيري تفاعلًا والذي تم إنشاؤه عن طريق تسخين الحجر الجيري في درجات حرارة عالية، سيكون هذا أيضًا أخطر أشكال الحجر الجيري ، ومع ذلك ، بمجرد خلطه بالماء ، فإنه ينتج الجير المطفأ أو هيدروكسيد الكالسيوم وهو شكل أقل تفاعلًا قليلاً والذي اعتقد الباحثون في البداية أنه اختلط مع البوزولانا ثم استخدمه الرومان القدماء. 

ومع ذلك ، وجد تحليل الفريق في وقت لاحق أن هذا لم يكن هو الحال وأن الطريقة كانت غير متوافقة مع النتائج التي توصلوا إليها، لذلك ، يشير البحث إلى أن الرومان اختاروا عملية تسمى "الخلط الساخن" والتي من شأنها استخدام الجير الحي مباشرة مع البوزولانا والماء في درجات حرارة عالية للغاية.

قال ماسك: "إن فوائد الخلط الساخن ذات شقين"، كما أضاف: "أولاً ، عندما يتم تسخين الخرسانة الكلية إلى درجات حرارة عالية ، فإنها تسمح بالكيمياء التي لا تكون ممكنة إذا استخدمت الجير المطفأ فقط ، مما ينتج عنه مركبات مرتبطة بدرجة حرارة عالية لا يمكن أن تتشكل بطريقة أخرى.

ثانيًا ، تقلل درجة الحرارة المرتفعة هذه بشكل كبير من أوقات المعالجة والإعداد نظرًا لتسريع جميع التفاعلات ، مما يسمح ببناء أسرع بكثير. " 

سيكون هذا بالإضافة إلى قدرات الشفاء الذاتي للكسرات الجيرية، ووفقًا للدراسة ، عند حدوث صدع في الهيكل ، فإنه ينتقل عبر هذه الفتحات الجيرية التي يؤدي تفاعلها مع الماء إلى تكوين محلول غني بالكالسيوم الذي يحكم الضرر ويمنعه من الانتشار أكثر.