रोमन कंक्रीट अमेजर्स शोधकर्ताओं

दुर्लभ खनिज एंटीक कंक्रीट को विशेष ताकत देता है

पोर्टस कोसानस (टस्कनी) में रोमन बंदरगाह दुर्ग। इन दीवारों का कंक्रीट लगभग 2, 000 वर्षों से स्थिर है। © जेपी ओल्सन
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आश्चर्यजनक खोज: रोम के पुराने मिलेनियम कंक्रीट में शोधकर्ताओं ने एक सामान्य रूप से बहुत दुर्लभ खनिज की खोज की है। यह एक बांधने की मशीन के रूप में अभिनय करके और दरार के प्रसार को रोककर प्राचीन ठोस स्थिरता देता है। आश्चर्य की बात यह है कि एल्युमिनाईज्ड टोम्बोराइट आमतौर पर केवल उच्च गर्मी में बनता है। लेकिन रोमन कंक्रीट का विशेष नुस्खा समुद्री जल के साथ संपर्क में इस खनिज को जन्म देता है।

कंक्रीट आधुनिक दुनिया की सबसे महत्वपूर्ण निर्माण सामग्री में से एक है। सबसे महत्वपूर्ण घटक सीमेंट, एक चूना, मिट्टी और अन्य घटक पके हुए बांधने की मशीन है जो इलाज के दौरान स्थिर कैल्शियम सिलिकेट यौगिक बनाता है। कंक्रीट को रेत और बजरी के साथ मिलाया जाता है। इसके साथ समस्या: यह द्रव्यमान जितना कठिन है, यह उतना टिकाऊ नहीं है। 50 से 100 वर्षों के बाद भी, दरारें बन जाती हैं और इमारत उखड़ने लगती है।

"गुप्त घटक" के रूप में ज्वालामुखीय राख

अजीब बात है, यह प्राचीन रोमन सीमेंट के साथ ऐसा नहीं है: रोमन गोदी और अन्य संरचनाएं लगभग 2, 000 वर्षों से लगभग किसी भी समस्या के बिना जीवित हैं। यहां तक ​​कि भूकंपों ने प्राचीन निर्माणों का विरोध किया। और जब आधुनिक कंक्रीट समुद्री जल के संपर्क में और भी तेजी से आगे बढ़ता है, तो रोमन कंक्रीट के साथ ऐसा नहीं था: "जैसे ही यह लहरों के संपर्क में आता है, यह पत्थर का एक बड़ा द्रव्यमान बनाता है, जो लहरों के प्रति अभेद्य होता है और हर दिन मजबूत होता है, " लिखा प्लिनी द एल्डर।

इसके कारणों में से एक, शोधकर्ताओं ने कुछ साल पहले उखाड़ फेंका था: रोमनों ने कच्चे सीमेंट के चूने के नीचे ज्वालामुखी राख मिलाया। पानी, मोटे टफा और राख के मैल के साथ मिश्रित, इस रचना का परिणाम रोमन कंक्रीट में एक विशिष्ट प्रतिक्रिया के रूप में होता है: धीमी गति से सख्त, प्लेट के आकार का, कैल्शियम एल्यूमीनियम सिलिकेट रूप के इंटरलॉक किए गए क्रिस्टल के दौरान, कंक्रीट को स्थिर करना।

प्राचीन कंक्रीट में दुर्लभ खनिज

रोमन कंक्रीट में एक और घटक अब जैक्सन और उनके सहयोगियों ने अपने नए अध्ययन में खोजा है। ऐसा करने के लिए, उन्होंने लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी में एक सिंक्रोट्रॉन के एक्स-रे के साथ रोमन कंक्रीट नमूनों के पतले वर्गों की जांच की। इसने क्रिस्टल रचना के उच्च-सटीक विश्लेषण की अनुमति दी। प्रदर्शन

एल्युमिनेटेड टोबामोराइट क्रिस्टल के साथ R merzement का इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ। जैक्सन मैरी जैक्सन

आश्चर्यजनक परिणाम: रोमन कंक्रीट में सामान्य रूप से बहुत ही दुर्लभ खनिज होता है: एलुमिनेटेड टोबामोराइट। एल्यूमीनियम परमाणुओं के साथ इस कैल्शियम सिलिकेट खनिज को प्रयोगशाला में इसके उत्पादन के लिए अत्यधिक उच्च तापमान की आवश्यकता होती है और इसे केवल कम मात्रा में उत्पादित किया जा सकता है। "यह करना बहुत मुश्किल है, " जैक्सन कहते हैं।

खनिज अपने स्तरित प्लेट-जैसे क्रिस्टल के माध्यम से अतिरिक्त स्थिरता प्रदान करता है। जैसा कि शोधकर्ताओं ने पाया, खनिज क्रिस्टल मुख्य रूप से R discoveredmer कंक्रीट और ठीक सीमेंट में बड़ी गांठ की सतह के बीच बनते हैं। नतीजतन, वे एक चिपकने की तरह काम करते हैं और अपनी दरारें कंक्रीट से फैलने से रोकते हैं।

केवल समुद्री जल ने कंक्रीट को स्थिर बना दिया

लेकिन यह दुर्लभ tommorite R concretemer कंक्रीट में कैसे मिला? यह प्राचीन परंपराओं से ज्ञात है कि रोमियों ने अपने सीमेंट को बहुत अधिक या लंबे समय तक गर्म नहीं किया था। इसलिए वह अलग तरीके से उभरा होगा। हालांकि: "अब तक किसी ने भी चूहों के अलावा कमरे के तापमान पर इस tober-morit का उत्पादन नहीं किया है, " जैक्सन कहते हैं।

शोधकर्ताओं ने पाया कि रहस्यमय खनिज निर्माण का मुख्य आकर्षण समुद्री जल के साथ सीमेंट का संपर्क है। इसने ज्वालामुखीय राख के कुछ हिस्सों को भंग कर दिया और द्रव्यमान में खनिजों के पुनर्गठन और नए गठन का नेतृत्व किया। इसके परिणामस्वरूप टोबर्मोरीट भी बदल गया। जैक्सन कहते हैं, "आधुनिक कंक्रीट निर्माण के सभी सिद्धांतों के विपरीत, रम्स ने एक पत्थर जैसा कंक्रीट का उत्पादन किया, जो खुले रासायनिक विनिमय में भी विकसित हुआ।"

आधुनिक प्रतियों की तलाश में

वैज्ञानिकों के अनुसार, प्राचीन रोमनों का नुस्खा आज की कंक्रीट संरचनाओं को अधिक स्थिर और टिकाऊ बना सकता है। दुर्भाग्य से, सटीक नुस्खा खो गया है और वे जिस ज्वालामुखी राख का उपयोग करते हैं वह हर जगह नहीं है। "रम्स इटैलियन टफ के साथ भाग्यशाली थे!" जैक्सन कहते हैं। "दुनिया के एक बड़े हिस्से में, ये चट्टानें मौजूद नहीं हैं, इसलिए हमें उन्हें बदलना होगा।

जैक्सन और उनके सहयोगियों ने पहले ही एक प्रतिस्थापन नुस्खा की तलाश शुरू कर दी है। उदाहरण के लिए, वे पश्चिमी संयुक्त राज्य अमेरिका से प्रशांत और ज्वालामुखीय राख के समुद्री जल के साथ प्रयोग कर रहे हैं। कुछ सीमेंट निर्माता भी R manufacturersmer सीमेंट के आधुनिक वेरिएंट पर शोध कर रहे हैं। (अमेरिकन मिनरलोगिस्ट, 2017; डोई: 10.2138 / am-2017-5993)

(डीओई / लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला, यूटा विश्वविद्यालय, 4 जुलाई, 2017 - एनपीओ)