Phát hiện bí mật giúp bê tông La Mã bền hàng nghìn năm

(Dân trí) - Không công nghệ hiện đại, nhưng những công trình La Mã cổ đại vẫn đứng vững suốt hơn 2.000 năm.

Bê tông tự "bó bột"

Bê tông là vật liệu cốt lõi của hầu hết công trình xây dựng hiện đại. Nhưng so với sự bền vững đáng kinh ngạc của những di tích cổ như Đấu trường La Mã hay mái vòm Pantheon, bê tông ngày nay lại có tuổi thọ kém hơn nhiều và thường xuyên cần sửa chữa. Điều gì đã tạo nên sự khác biệt?

Một nghiên cứu mới từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT, Mỹ) đã hé lộ bí mật nằm sâu bên trong những khối bê tông cổ xưa của người La Mã. Đó là khả năng tự phục hồi, một tính năng tưởng như chỉ có trong khoa học viễn tưởng.

Đấu trường La Mã vẫn đứng vững sau hàng thiên niên kỷ. (Ảnh: Archdaily).

Nhóm nghiên cứu đã phân tích mẫu bê tông lấy từ tàn tích tường thành cổ ở Privernum (Ý). Kết quả cho thấy, dù thành phần chính vẫn là những nguyên liệu quen thuộc như tro núi lửa pozzolana, đá tuf và vôi, nhưng bên trong lại xuất hiện những tinh thể nhỏ màu trắng từng bị cho là “lỗi trộn”.

Thực tế, chính những mảnh vôi ấy lại là chìa khóa. Khi bê tông nứt và nước thấm vào bên trong, các mảnh vôi chưa phản ứng sẽ lập tức kích hoạt quá trình hóa học, tạo ra dung dịch canxi bão hòa.

Dung dịch này sau đó kết tinh thành canxi cacbonat, hợp chất có thể lấp đầy vết nứt và liên kết lại các hạt vật liệu xung quanh. Như vậy, khối bê tông tự “vá” lại kết cấu của mình mà không cần đến sự can thiệp của con người.

Phản ứng này diễn ra hoàn toàn tự nhiên, tương tự như cách cơ thể con người tự làm lành vết thương trên da. Theo nhóm nghiên cứu, đây chính là một đặc điểm rất hiếm gặp trong vật liệu xây dựng: Cơ chế “tự lành hóa học”.

Cách sản xuất khác biệt

Bên cạnh đó, điểm khác biệt lớn nằm ở kỹ thuật sản xuất bê tông. Thay vì dùng vôi tôi (vôi đã trộn với nước), người La Mã có thể đã áp dụng kỹ thuật trộn nóng. Họ đưa vôi sống trực tiếp vào hỗn hợp cốt liệu và tro pozzolana, sau đó mới thêm nước.

Hình ảnh phóng đại bằng kính hiển vi cho thấy vật liệu kết dính canxi, nhôm-silicat (C-A-S-H) được tạo thành khi tro núi lửa, vôi phản ứng với nước biển. Tinh thể platin của Al-tobermorite đã phát triển trong ma trận kết dính C-A-S-H (Ảnh: Getty).

Phản ứng nhiệt sinh ra từ quá trình này tạo nên các mảnh vôi chưa bị phân hủy hoàn toàn hoạt động như kho dự trữ canxi.

Sau hàng chục thậm chí hàng trăm năm, khi khối bê tông xuất hiện vết nứt do khí hậu, động đất hay trọng tải, các kho canxi này mới được kích hoạt, tạo ra chuỗi phản ứng tự chữa lành.

Phát hiện này không chỉ giúp lý giải vì sao những công trình La Mã tồn tại bền vững qua hàng thiên niên kỷ, mà còn mở ra hướng đi mới cho ngành vật liệu xây dựng hiện đại.

Giáo sư Admir Masic – trưởng nhóm nghiên cứu tại MIT – cho biết, nếu công nghệ tự phục hồi này được tái tạo và ứng dụng vào bê tông hiện đại, chúng ta có thể kéo dài tuổi thọ công trình, giảm đáng kể chi phí sửa chữa và quan trọng nhất là giảm phát thải khí nhà kính.

Theo thống kê, ngành xi măng hiện nay chịu trách nhiệm cho khoảng 8% lượng khí thải carbon toàn cầu. Phần lớn đến từ việc sản xuất, vận chuyển và duy tu bảo dưỡng công trình. Việc phát triển loại bê tông có khả năng tự bảo trì như của người La Mã cổ đại có thể góp phần thay đổi đáng kể cục diện này.

Không cần những vật liệu siêu tân tiến hay dây chuyền công nghiệp phức tạp, kỹ thuật cổ xưa vẫn đang cho thấy sức mạnh vượt thời gian. Và đôi khi, để tiến xa hơn, nhân loại buộc phải nhìn lại những gì tổ tiên để lại phía sau.

Nguồn: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-bi-mat-giup-be-tong-la-ma-ben-hang-nghin-nam-20250728070224281.htm