اكتشاف سر صلابة الخرسانة في المباني الرومانية القديمة... قادرة على اصلاح نفسها

كيف صمدت الإنشاءات الرومانية القديمة، ومن بينها القنوات المائية أو البانثيون في روما، أمام اختبار الزمن بهذا الشكل المذهل؟ سؤال حيّر العلماء طويلاً، إلا أن باحثين أميركيين وأوروبيين يقولون إنهم اكتشفوا أخيراً سر طول عمر هذه التحف المعمارية المشيدة قبل حوالى ألفي عام، وهي خرسانة صلبة قادرة على إصلاح نفسها.

وبينما بعض المباني الحديثة يصبح في حال سيئة بعد عقود قليلة فقط على التشييد، يأمل هؤلاء العلماء في أن يساعد اكتشافهم في تقليل التأثير البيئي والمناخي لإنتاج الخرسانة الذي يولّد انبعاثات كبيرة من غازات الدفيئة.

 

حتى الآن، كانت قوة الخرسانة الرومانية تُعزى إلى مكون واحد: الرماد البركاني من منطقة خليج نابولي في إيطاليا، والذي تم إرساله إلى كل أنحاء الإمبراطورية الرومانية لاستخدامه في البناء.

لكن هذه المرة، ركز الباحثون المتحدرون من إيطاليا وسويسرا، انتباههم على وجود خاصية أخرى: قطع صغيرة بيضاء لامعة متأتية من الجير، وهو مكون آخر يُستخدم في تصميم الخرسانة.

وقال أدمير ماسيك، وهو مشارك في إعداد هذه الدراسة التي نشرت نتائجها مجلة "ساينس أدفانسز" والأستاذ في جامعة "ام أي تي" الأميركية المرموقة، إنني "منذ بدأت العمل على الخرسانة الرومانية، كنت مفتوناً" بوجود هذه القطع الصغيرة.

وأضاف "هي غير موجودة في الخرسانة الحديثة، فلماذا كانت موجودة في الهندسة القديمة؟".

واعتقد الخبراء سابقاً أن هذه القطع الصغيرة كانت نتيجة لسوء خلط لمزيج البناء، أو لمواد خام رديئة الجودة.

لكن من خلال فحص الخرسانة باستخدام تقنيات التصوير المتقدمة لجدار مدينة بريفيرنوم في إيطاليا، اكتشف الباحثون أن هذه القطع البيضاء الصغيرة كانت في الواقع كربونات الكالسيوم، وقد تشكلت في درجات حرارة مرتفعة جداً.

وخلص هؤلاء إلى أن الجير لم يتشكل كلياً أو جزئياً بالماء، كما كان يُعتقد سابقاً، ولكن كان على شكل جير ساخن.

ووفقاً للباحثين، فإن هذا "المزيج الساخن" هو الذي يعطي هذه الخرسانة صلابة مذهلة.
وتميل الشقوق الصغيرة في الخرسانة إلى الانتقال عبر فتحات الجير ذات السطح المرتفع، وعند تعرضها للماء، تتبلور ككربونات الكالسيوم، ما يؤدي إلى ملء الشق مثل الصمغ.

وقال الباحثون إن "هذه التفاعلات تحدث في شكل تلقائي، وبالتالي تلتئم الشقوق تلقائياً".

في الواقع، عندما تظهر الشقوق، فإن مياه الأمطار التي تلامس الخرسانة تُنتج محلولاً مشبّعاً بالكالسيوم، يتحول بعد ذلك إلى كربونات الكالسيوم، ما يجعل من الممكن ملء الشقوق.

للتحقق من هذه الفرضية، صنع فريق العلماء عينات من الخرسانة باستخدام العملية نفسها، وكسروها عمداً وسكبوا الماء عليها. وفي النتيجة: بعد أسبوعين، تم إصلاح الخرسانة بالكامل، أما عينة أخرى تم إنتاجها من دون الجير الحي فظلت متصدعة.

وفي المستقبل، يريد الباحثون محاولة تسويق هذه الخرسانة بالتركيب المعدل.