Podcast Sejarah

Apakah orang Romawi menggunakan bahan lain untuk memperkuat beton mereka?

Apakah orang Romawi menggunakan bahan lain untuk memperkuat beton mereka?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Saya telah membaca tentang beton Romawi (300BC-300AD) dan bagaimana beton itu memiliki kekuatan yang lebih besar daripada campuran beton saat ini. Sejauh ini, penelitian saya menunjukkan bahwa mereka tidak menggunakan re-bar dalam strukturnya. Tetapi apakah orang Romawi menggunakan sesuatu yang eksternal (seperti serat, kayu, dll) untuk meningkatkan kekuatan tarik beton mereka?

Untuk referensi ini adalah sumber yang saya baca:

Mekanika Beton Kekaisaran Romawi dan Desain Struktur Monumen Berkubah


Mengebor Rahasia Beton Romawi

Reruntuhan Forum Romawi. Kredit: THINK Global School/flickr/CC BY-NC-ND 2.0

Lebih dari dua ribu tahun yang lalu, orang Romawi kuno membangun dermaga, pemecah gelombang, dan struktur lain dari beton—dan beberapa di antaranya masih berdiri hingga sekarang. Sekarang, para peneliti mencoba memahami proses kimia dan geologis yang bekerja bersama untuk memberikan beton purba itu daya tahan seperti itu. Menggunakan mikroskop, difraksi sinar-x, dan teknik spektroskopi, mereka telah mengembangkan peta struktur mikro kristal di dalam beton. Menurut penelitian mereka, infus perlahan air laut ke dalam beton yang dibuat dengan sejenis abu vulkanik yang ditemukan di dekat Roma secara bertahap menciptakan kristal dari bahan yang disebut alumina tobermorit, yang sebenarnya memperkuat beton seiring bertambahnya usia.

Marie Jackson, seorang profesor riset geologi dan geofisika dan salah satu penulis laporan tentang pekerjaan tersebut, mengatakan bahwa memahami beton Romawi dapat memberikan ide-ide para ilmuwan material modern tentang bagaimana memperkuat struktur modern, dan bahkan dapat menghasilkan material baru, seperti beton. yang menyerap dan menjebak limbah nuklir.


Semen apa yang paling halus? QUIKRETE® Fiber-Reinforced Concrete, karena kekuatannya yang tinggi dan permukaan akhir yang halus, adalah pilihan terbaik untuk proyek cor berikutnya. Selain itu QUIKRETE® Sand Mix dan QUIKWALL™ Surface Bonding Cement cukup fleksibel untuk digunakan dalam berbagai proyek cor.

Untuk proyek konstruksi beton baru, pelapisan beton dan perbaikan beton. Gunakan untuk membangun pijakan, trotoar, pelat, tangga dan teras, memasang tiang geladak, tiang pagar atau tiang.


Kemungkinan Masa Depan

Jackson telah mencari catatan Romawi kuno untuk formula beton ini tanpa hasil. Formula yang tepat masih belum diketahui. Namun, tim Jackson sedang bereksperimen dengan berbagai kombinasi air laut dan abu vulkanik untuk membuat beton modern dengan sifat unik ini. Ada kemungkinan juga bahwa abu terbang&mdasha produk sampingan yang bermasalah dari pembakaran batubara&mdasha dapat menjadi pengganti yang layak untuk komponen abu vulkanik, yang akan menjadi manfaat lingkungan yang sangat besar.

Setara modern beton Romawi akan ideal untuk struktur tembok laut dan aplikasi kelautan lainnya, serta untuk membungkus limbah tingkat tinggi dalam penghalang seperti semen yang melindungi lingkungan sekitarnya. Penggunaan beton ini secara luas juga akan mengurangi ketergantungan industri konstruksi pada semen Portland, yang pembuatannya membutuhkan tanur suhu tinggi yang mengeluarkan sejumlah besar karbon dioksida.

Namun, tambah Jackson, sebelum resep beton Romawi dapat diterima secara luas oleh industri, struktur uji harus dibangun dan dievaluasi dalam jangka panjang untuk melihat kinerjanya dibandingkan dengan struktur serupa yang dibangun dari semen Portland yang diperkuat baja.

&ldquoSaya pikir orang tidak benar-benar tahu bagaimana memikirkan bahan yang tidak memiliki tulangan baja,&rdquo kata Jackson. Mark Crawford adalah seorang penulis independen.


Untuk meningkatkan beton hari ini, lakukan seperti yang dilakukan orang Romawi

Dalam upaya untuk membuat beton lebih tahan lama dan berkelanjutan, tim ahli geologi dan insinyur internasional telah menemukan inspirasi di Romawi kuno, yang struktur beton besarnya telah bertahan selama lebih dari 2.000 tahun.

Contoh beton maritim Romawi kuno dari Teluk Pozzuoli dekat Napoli, Italia. Diameternya 9 sentimeter, dan terdiri dari mortar yang diformulasikan dari kapur, abu vulkanik dan bongkahan tufa vulkanik. (foto Carol Hagen)

Menggunakan Advanced Light Source di Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), tim peneliti dari University of California, Berkeley, memeriksa struktur skala halus beton Romawi. Ini menggambarkan untuk pertama kalinya bagaimana senyawa yang luar biasa stabil – kalsium-aluminium-silikat-hidrat (C-A-S-H) – mengikat bahan yang digunakan untuk membangun beberapa struktur yang paling bertahan lama di peradaban Barat.

Penemuan ini dapat membantu meningkatkan daya tahan beton modern, yang dalam 50 tahun sering menunjukkan tanda-tanda degradasi, terutama di lingkungan laut.

Pembuatan beton Romawi juga meninggalkan jejak karbon yang lebih kecil daripada rekan modernnya. Proses pembuatan semen Portland, bahan utama beton modern, membutuhkan bahan bakar fosil untuk membakar kalsium karbonat (batu kapur) dan tanah liat pada suhu sekitar 1.450 derajat Celcius (2.642 derajat Fahrenheit). Tujuh persen emisi karbon dioksida global setiap tahun berasal dari kegiatan ini. Produksi kapur untuk beton Romawi, bagaimanapun, jauh lebih bersih, membutuhkan suhu dua pertiga dari yang dibutuhkan untuk membuat semen Portland.

Temuan para peneliti dijelaskan dalam dua makalah, satu yang diposting online 28 Mei di Jurnal Masyarakat Keramik Amerika, dan yang lainnya dijadwalkan untuk muncul di jurnal edisi Oktober Ahli Mineral Amerika.

“Beton Romawi tetap koheren dan terkonsolidasi dengan baik selama 2.000 tahun di lingkungan maritim yang agresif,” kata Marie Jackson, penulis utama kedua makalah tersebut. “Ini adalah salah satu bahan konstruksi paling tahan lama di planet ini, dan itu bukan kebetulan. Pelayaran adalah penopang stabilitas politik, ekonomi, dan militer bagi Kekaisaran Romawi, jadi membangun pelabuhan yang tahan lama sangatlah penting.”

Marie Jackson memegang sampel beton maritim berusia 2.000 tahun dari abad pertama SM. Situs pelabuhan Santa Liberata di Tuscany. (foto Sarah Yang)

Tim peneliti dipimpin oleh Paulo Monteiro, seorang profesor teknik sipil dan lingkungan UC Berkeley dan ilmuwan fakultas di Berkeley Lab, dan Jackson, seorang insinyur penelitian UC Berkeley dalam teknik sipil dan lingkungan. Mereka mengkarakterisasi sampel beton Romawi yang diambil dari pemecah gelombang di Teluk Pozzuoli, dekat Napoli, Italia.

Membangun Kekaisaran

Beton adalah bahan konstruksi pilihan Kekaisaran Romawi. Itu digunakan di monumen seperti Pantheon di Roma serta di dermaga, pemecah gelombang dan struktur pelabuhan lainnya. Yang menarik bagi tim peneliti adalah bagaimana beton bawah air Roman dapat bertahan di lingkungan air asin yang tak kenal ampun.

Resep beton Romawi dijelaskan sekitar tahun 30 SM. oleh Marcus Vitruvius Pollio, seorang insinyur untuk Oktavianus, yang menjadi Kaisar Augustus. Bahan yang tidak terlalu rahasia adalah abu vulkanik, yang dikombinasikan dengan kapur oleh orang Romawi untuk membentuk mortar. Mereka mengemas mortar dan bongkahan batu ini ke dalam cetakan kayu yang direndam dalam air laut. Alih-alih melawan elemen laut, orang Romawi memanfaatkan air asin dan menjadikannya bagian integral dari beton.

Para peneliti juga menggambarkan mineral hidrotermal yang sangat langka yang disebut aluminium tobermorit (Al-tobermorit) yang terbentuk di beton. “Studi kami memberikan penentuan eksperimental pertama dari sifat mekanik mineral,” kata Jackson.

Gambar mikroskop elektron pemindaian ini menunjukkan kristal mineral langka, Al-tobermorit, yang diperbesar sekitar 25.000 kali. Peneliti UC Berkeley mengkarakterisasi Al-tobermorite dalam sampel beton Romawi. (Gambar milik UC Berkeley)

Jadi mengapa penggunaan beton Romawi berkurang? “Sebagai Kekaisaran Romawi menurun, dan pengiriman menurun, kebutuhan beton air laut menurun,” kata Jackson. “Anda juga dapat berargumen bahwa struktur aslinya dibangun dengan sangat baik sehingga, setelah berada di tempatnya, mereka tidak perlu diganti.”

Alternatif ramah lingkungan

Sementara beton Romawi tahan lama, Monteiro mengatakan tidak mungkin menggantikan beton modern karena tidak ideal untuk konstruksi di mana diperlukan pengerasan yang lebih cepat.

Tetapi para peneliti sekarang menemukan cara untuk menerapkan penemuan mereka tentang beton Romawi untuk pengembangan beton modern yang lebih ramah lingkungan dan tahan lama. Mereka sedang menyelidiki apakah abu vulkanik akan menjadi pengganti yang baik dan bervolume besar di negara-negara tanpa akses mudah ke fly ash, produk limbah industri dari pembakaran batu bara yang biasa digunakan untuk memproduksi beton hijau modern.

“Tidak ada cukup abu terbang di dunia ini untuk menggantikan setengah dari semen Portland yang digunakan,” kata Monteiro. “Banyak negara tidak memiliki abu terbang, jadi idenya adalah mencari bahan lokal alternatif yang akan bekerja, termasuk jenis abu vulkanik yang digunakan orang Romawi. Menggunakan alternatif ini dapat menggantikan 40 persen permintaan dunia akan semen Portland.”

Penelitian ini dimulai dengan pendanaan awal dari King Abdullah University of Science and Technology di Arab Saudi (KAUST), yang meluncurkan kemitraan penelitian dengan UC Berkeley pada tahun 2008. Monteiro mencatat bahwa Arab Saudi memiliki “gunung abu vulkanik” yang berpotensi menjadi digunakan dalam beton.

Selain KAUST, pendanaan dari Loeb Classical Library Foundation, Universitas Harvard, dan Kantor Sains Departemen Energi membantu mendukung penelitian ini. Sampel disediakan oleh Marie Jackson dan Roman Maritime Concrete Study (ROMACONS), disponsori oleh CTG Italcementi, sebuah pusat penelitian yang berbasis di Bergamo, Italia. Para peneliti juga menggunakan Berlin Electron Storage Ring Society for Synchrotron Radiation, atau BESSY, untuk analisis mereka.


Ilmuwan Telah Menemukan Bagaimana Beton Roma Kuno Bertahan 2.000 Tahun

Ilmuwan telah memecahkan misteri ketahanan beton Roma Kuno dan dalam prosesnya mungkin telah mempelajari sesuatu yang dapat mempengaruhi konstruksi modern.

Penelitian yang diterbitkan minggu ini di jurnal American Mineralogist, merinci bagaimana tembok laut Romawi kuno yang dibangun sekitar 2.000 tahun yang lalu berhasil menahan unsur-unsur karena reaksi kimia langka yang tampaknya telah memperkuat beton dari waktu ke waktu.

Campuran semen modern cenderung terkikis, terutama dengan adanya air laut, tetapi resep Romawi dari abu vulkanik, kapur, air laut dan mineral yang disebut aluminium tobermorit sebenarnya memperkuat beton dan mencegah retakan berkembang, para peneliti menemukan.

Reaksi tersebut disebabkan oleh air laut yang terus menerus menabrak struktur selama ratusan tahun, memungkinkan campuran mineral silika oksida dan kapur tumbuh di antara agregat batuan vulkanik dan mortar untuk mengembangkan resistensi.

“Berlawanan dengan prinsip-prinsip beton berbasis semen modern, bangsa Romawi menciptakan beton seperti batu yang tumbuh subur dalam pertukaran kimia terbuka dengan air laut,” penulis utama Marie Jackson dari Universitas Utah mengatakan dalam jurnal tersebut.

“Ini adalah kejadian yang sangat langka di Bumi,” dia menambahkan.

Sementara orang Romawi mendapat manfaat dari lebih banyak akses ke abu vulkanik alami, konsep tersebut suatu hari nanti dapat digunakan sebagai alternatif yang lebih ramah lingkungan untuk pencampuran semen modern, yang memancarkan sejumlah besar karbon dioksida ke atmosfer.

&ldquoOrang Romawi beruntung dalam jenis musik rock yang harus mereka tangani,&rdquo kata Jackson. &ldquoMereka mengamati bahwa abu vulkanik menumbuhkan semen untuk menghasilkan [mortir]. Kami tidak memiliki batu-batu itu di banyak tempat di dunia, jadi harus ada pergantian pemain.&rdquo

Jackson sedang bekerja untuk membuat resep pengganti yang dia usulkan untuk menggantikan baja untuk laguna pasang surut yang direncanakan di Inggris.

“Saya pikir beton Romawi atau sejenis itu akan menjadi pilihan yang sangat baik [laguna]. Proyek itu akan membutuhkan 120 tahun masa kerja untuk mengamortisasi investasi,” katanya kepada BBC awal tahun ini.”

Jackson memperingatkan bahwa campuran semen biasa tidak akan mampu menahan elemen seperti beton gaya Romawi.

“Itu pasti akan menimbulkan korosi setidaknya dalam setengah dari masa pakai layanan itu,” katanya.


Komentar

Jadi Anda adalah Roma, dan ingin membangun Pantheon yang tidak dapat ditiru oleh siapa pun. Anda mencampur beton dengan pozzolan, alias abu basal dan menuangkan bagian bangunan. Dan tulis bagian INI secara rinci.

Sekarang. apa yang akan mencegah orang menyalin teknik ini selamanya? Tidak. Kecuali jika Anda "lupa" untuk menyebutkan bagian kedua yang juga diperlukan agar resep ini berfungsi. Seperti, memiliki tenaga tentara gratis untuk memahat balok-balok basal yang masuk ke beton basal ini untuk perkuatan. Ilmuwan pada tahun 2000 mengeluarkan instrumen, melihat dinding Pantheon yang sudah jadi, berkata "Wow, tidak ada apa-apa selain basal di sini, tidak ada baja sama sekali. Sebuah tuang monolitik tanpa penguatan!" Meskipun sebenarnya sangat mungkin itu adalah balok basal yang dipahat di dinding yang melakukan pengangkatan berat. Baru saja diketahui bahwa tulangan basal memiliki kekuatan 2x lipat dari baja pada 20% dari berat baja. Jelas, orang Romawi Kuno tidak memiliki tungku pembakaran 2000 derajat untuk membuat tulangan basalt seperti yang kita lakukan sekarang untuk memperkuat beton. Firasat saya adalah, orang Romawi baru saja mengambil batu basal besar yang membunyikan klakson dan meminta tenaga kerja gratis (alias tentara Angkatan Darat) memahat bentuk balok penguat darinya. Dan INI sebabnya tidak ada yang melanjutkan resep setelah runtuhnya Kekaisaran Romawi. Bukan karena semua tukang batu datang dengan kasus amnesia kolektif yang tidak dapat dijelaskan bagaimana mencampur beton Romawi. Tetapi karena resep ini juga membutuhkan tenaga kerja pahat batu gratis dari seluruh detasemen Tentara Romawi.

silakan lihat karya-karya Hannibal Pianta, ia menghadiri Institut Teknologi Milan pada tahun 1888 dan melakukan pekerjaan beton dari tahun 1902(chicago) hingga kematiannya pada tahun 1937(san antoonio). Karya-karyanya masih berdiri tanpa banyak pekerjaan restorasi, termasuk blok batu Nel yang terkena elemen.


Baru-baru ini, ada banyak berita seputar makalah baru yang meneliti struktur mineral sampel beton yang diambil dari pemecah gelombang Romawi berusia 2000 tahun. Artikel-artikelnya berkisar dari secara terukur menunjukkan efisiensi karbonnya, hingga memuji sifat-sifatnya yang mendekati mistik. Fakta bahwa struktur ini masih utuh setelah ribuan tahun, sementara kita sering membusuk sampai tidak berguna setelah kurang dari 50 tahun, jelas menimbulkan beberapa pertanyaan. Yaitu, apakah beton Romawi lebih baik daripada beton kita? Mengapa kita gagal begitu cepat?

Jawabannya terletak pada cara kita menggunakan beton yang berbeda dibandingkan dengan orang Romawi. Beton kuat dalam tekan, tetapi lemah dalam tarik dan lentur. Ini berarti bahwa beton itu sendiri memiliki keserbagunaan yang terbatas. Ini mudah digunakan di kolom, lengkungan, dan hal-hal lain yang hanya akan dikompresi. Tetapi Anda mengalami kesulitan ketika Anda mencoba membuat jembatan panjang, gedung-gedung tinggi, dinding tipis, atau apa pun yang ingin ditekuk di tengah. Beton juga sangat rapuh – ketika mencapai titik patahnya, pecah seperti kaca. Karena itu, jika gagal, gagal seketika dan menjadi bencana besar, tanpa memberikan peringatan apa pun.

Dalam konstruksi modern, kedua masalah ini diselesaikan dengan cara yang sama: dengan memasang batang baja atau kawat di beton di lokasi-lokasi utama. Baja, tidak seperti beton, sangat kuat dalam tegangan. Balok beton yang diperkuat dengan baja di dalamnya akan berukuran sekitar seperlima dari balok yang tidak diperkuat.

Ini juga akan jauh lebih aman. Tidak seperti beton yang getas, baja bersifat ulet – ketika gagal, tidak patah, tetapi meregang. Daktilitas tambahan ini memberi beton bertulang yang gagal kemampuan untuk menyerap banyak energi tambahan sebelum runtuh, dan memberikan waktu yang cukup bagi orang untuk mengungsi. Karena itu, memasukkan baja ke dalam beton bukan hanya ide yang bagus: ini adalah hukum. Hampir setiap aturan bangunan utama membutuhkan beton untuk memiliki jumlah minimum baja tulangan, di luar beberapa kasus khusus.

Tetapi semua kekuatan ini memiliki kelemahan: baja juga sangat mengurangi daya tahan beton. Karena beton berpori, seiring waktu ion klorida dan elemen korosi lainnya masuk ke dalam beton dan mulai menimbulkan korosi pada baja di dalamnya. Jumlah waktu yang dibutuhkan bervariasi tergantung pada seberapa dalam baja itu terkubur, tetapi itu pasti terjadi. Korosi ini melemahkan baja dan menyebabkannya membesar, yang pada akhirnya menghancurkan beton dari dalam ke luar. Korosi baja adalah mekanisme utama di balik pembusukan beton, dan salah satu batasan utama umur beton modern. Karena beton Romawi tidak memiliki tulangan, ia tidak memiliki masalah ini.

Perbedaan utama lainnya antara beton Romawi dan beton kita adalah waktu penyembuhannya. Beton modern mengeras dan mencapai kekuatan maksimumnya dengan sangat, sangat cepat. Waktu “standar” agar beton benar-benar mengeras dan mencapai kapasitasnya adalah 28 hari, tetapi tidak jarang beton mencapai kekuatan yang dapat digunakan hanya dalam beberapa jam. Waktu curing yang cepat ini, meskipun membantu untuk jadwal konstruksi yang cepat, menimbulkan tekanan termal saat reaksi memanas. Tekanan-tekanan ini menyebabkan keretakan, dan pada akhirnya mengurangi daya tahan. Untuk memperburuk keadaan, baja tambahan harus dimasukkan untuk mengatasi tekanan termal ini, memperburuk masalah kegagalan yang disebabkan oleh korosi.

Beton Romawi, di sisi lain, sembuh dengan sangat lambat. Jika saya membaca koran dengan benar, pemecah gelombang beton yang diambil sampelnya dua tahun untuk mendinginkan sepenuhnya. Waktu penyembuhan yang sangat lambat ini berarti tekanan termal yang lebih rendah, dan daya tahan yang lebih tinggi.

Tentu saja, semua ini akademis jika kita tidak dapat memproduksi beton yang tahan lama seperti sekarang. Dan ternyata, ketika situasi mengharuskannya, kami mampu membuat campuran beton yang sangat tahan lama. Struktur beton modern telah dibangun yang dirancang untuk memiliki rentang hidup 1000 tahun. Faktanya, mineral tepat yang konon membuat beton Romawi begitu tahan lama, tobermorit tersubstitusi aluminium, telah dipatenkan 30 tahun yang lalu, untuk penggunaan persis yang disarankan dalam makalah baru-baru ini. Beton ultra tahan lama berada dalam jangkauan kami. Tetapi persyaratan untuk membuatnya – tanpa baja, waktu pengeringan yang sangat lambat, kandungan pozzolan yang tinggi dalam campuran – sangat terbatas, dan sangat, sangat mahal. Trik untuk membuat beton yang tahan lama bukanlah resep yang hilang, tetapi ekonomi lama yang membosankan.


Air laut yang korosif mendorong pertumbuhan mineral langka

Sekitar tahun 79 M, penulis Romawi Pliny the Elder menulis dalam karyanya Naturalis Historia bahwa struktur beton di pelabuhan, yang terus-menerus terkena serangan gelombang air asin, menjadi "satu massa batu, tak tertembus ombak dan semakin kuat setiap hari".

Dia tidak melebih-lebihkan. Sementara struktur beton laut modern runtuh dalam beberapa dekade, dermaga dan pemecah gelombang Romawi berusia 2.000 tahun bertahan hingga hari ini dan sekarang lebih kuat daripada ketika pertama kali dibangun. Ahli geologi Universitas Utah Marie Jackson mempelajari mineral dan struktur skala mikro beton Romawi seperti halnya batu vulkanik. Dia dan rekan-rekannya telah menemukan bahwa penyaringan air laut melalui beton mengarah pada pertumbuhan mineral yang saling terkait yang memberikan kohesi tambahan pada beton. Hasilnya dipublikasikan hari ini di Ahli Mineral Amerika.

ROMACONS pengeboran pada struktur laut di Portus Cosanus, Tuscany, 2003. Pengeboran adalah dengan izin dari Soprintendenza Archeologia per la Toscana.

Beton Romawi vs. Semen Portland

Bangsa Romawi membuat beton dengan mencampur abu vulkanik dengan kapur dan air laut untuk membuat mortar, dan kemudian memasukkan ke dalam bongkahan batu vulkanik itu, "agregat" dalam beton. Kombinasi abu, air, dan kapur menghasilkan apa yang disebut reaksi pozzolan, dinamai kota Pozzuoli di Teluk Napoli. Orang Romawi mungkin mendapatkan ide untuk campuran ini dari endapan abu vulkanik yang disemen secara alami yang disebut tuf yang umum di daerah tersebut, seperti yang dijelaskan Pliny.

Beton seperti konglomerat digunakan di banyak struktur arsitektur, termasuk Pantheon dan Pasar Trajan di Roma. Struktur laut besar melindungi pelabuhan dari laut terbuka dan berfungsi sebagai jangkar yang luas untuk kapal dan gudang.

Beton semen Portland modern juga menggunakan agregat batu, tetapi dengan perbedaan penting: partikel pasir dan kerikil dimaksudkan untuk menjadi lembam. Setiap reaksi dengan pasta semen dapat membentuk gel yang mengembang dan meretakkan beton.

“Reaksi alkali-silika ini terjadi di seluruh dunia dan merupakan salah satu penyebab utama kehancuran struktur beton semen Portland,” kata Jackson.

Menemukan kembali beton Romawi

KREDIT FOTO: Marie Jackson

Kiri ke kanan: Nobumichi Tamura, Marie Jackson dan Camelia Stan di beamline 12.3.2 di Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratories. Januari 2017. Tamura dan Stan adalah ilmuwan di Advanced Light Souce.

Ketertarikan Jackson pada beton Romawi dimulai dengan tahun cuti panjang di Roma. Dia pertama kali mempelajari tufa dan kemudian menyelidiki endapan abu vulkanik, segera menjadi terpesona dengan peran mereka dalam menghasilkan daya tahan yang luar biasa dari beton Romawi.

Bersama rekan-rekannya, Jackson mulai mempelajari faktor-faktor yang membuat beton arsitektur di Roma begitu tangguh. Salah satu faktor, katanya, adalah bahwa intergrowth mineral antara agregat dan mortar mencegah retakan memanjang, sedangkan permukaan agregat nonreaktif di semen Portland hanya membantu retakan menyebar lebih jauh.

Dalam studi lain dari inti bor beton pelabuhan Romawi yang dikumpulkan oleh proyek ROMACONS pada tahun 2002-2009, Jackson dan rekan menemukan mineral yang sangat langka, tobermorit alumina (Al-tobermorit) dalam mortar laut. Kristal mineral terbentuk dalam partikel kapur melalui reaksi pozzolan pada suhu yang agak tinggi. Kehadiran Al-tobermorite mengejutkan Jackson. “Sangat sulit untuk membuatnya,” katanya tentang mineral tersebut. Mensintesisnya di laboratorium membutuhkan suhu tinggi dan hanya menghasilkan dalam jumlah kecil.

korosi air laut

Untuk studi baru, Jackson dan peneliti lain kembali ke inti bor ROMACONS, memeriksanya dengan berbagai metode, termasuk analisis mikrodifraksi dan mikrofluoresensi di beamline Sumber Cahaya Lanjutan 12.3.2 di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley. Mereka menemukan bahwa Al-tobermorit dan mineral zeolit ​​terkait, phillipsite, terbentuk dalam partikel batu apung dan pori-pori dalam matriks penyemenan. Dari pekerjaan sebelumnya, tim mengetahui bahwa proses curing pozzolanic beton Romawi berumur pendek. Sesuatu yang lain pasti telah menyebabkan mineral tumbuh pada suhu rendah lama setelah beton mengeras. “Belum ada yang memproduksi tobermorit pada 20 derajat Celcius,” katanya. "Oh - kecuali orang Romawi!"

"Sebagai ahli geologi, kita tahu bahwa batuan berubah," kata Jackson. “Perubahan adalah konstanta untuk material bumi. Jadi bagaimana perubahan mempengaruhi daya tahan struktur Romawi?”

KREDIT FOTO: Atas perkenan Marie Jackson

Gambar mikroskopis ini menunjukkan bahan pengikat kalsium-aluminium-silikat-hidrat (C-A-S-H) kental yang terbentuk ketika abu vulkanik, kapur dan air laut bercampur. Kristal platy Al-tobermorite telah tumbuh di antara C-A-S-H dalam matriks penyemenan.

Tim menyimpulkan bahwa ketika air laut meresap melalui beton di pemecah gelombang dan di dermaga, itu melarutkan komponen abu vulkanik dan memungkinkan mineral baru tumbuh dari cairan pelindian yang sangat basa, terutama Al-tobermorit dan phillipsite. Al-tobermorit ini memiliki komposisi yang kaya akan silika, mirip dengan kristal yang terbentuk pada batuan vulkanik. Kristal memiliki bentuk platy yang memperkuat matriks penyemenan. Pelat yang saling mengunci meningkatkan ketahanan beton terhadap patah getas.

Jackson mengatakan bahwa proses seperti korosi ini biasanya akan menjadi hal yang buruk untuk material modern. “Kami sedang melihat sistem yang bertentangan dengan segala sesuatu yang tidak diinginkan pada beton berbasis semen,” katanya. “Kami sedang melihat sistem yang berkembang dalam pertukaran kimia terbuka dengan air laut.”

Beton Romawi modern

Mengingat keunggulan daya tahan beton Romawi, mengapa tidak digunakan lebih sering, terutama karena pembuatan semen Portland menghasilkan emisi karbon dioksida yang cukup besar?

"Resepnya benar-benar hilang," kata Jackson. Dia telah mempelajari teks-teks Romawi kuno secara ekstensif, tetapi belum menemukan metode yang tepat untuk mencampur mortar laut, untuk membuat ulang beton sepenuhnya.

“Orang Romawi beruntung dalam jenis batu yang harus mereka tangani,” katanya. “Mereka mengamati bahwa abu vulkanik menumbuhkan semen untuk menghasilkan tufa. Kami tidak memiliki batu-batu itu di sebagian besar dunia, jadi harus ada pergantian pemain.”

Dia sekarang bekerja dengan insinyur geologi Tom Adams untuk mengembangkan resep pengganti, namun, menggunakan bahan dari AS bagian barat. Air laut dalam eksperimennya berasal dari marina Berkeley, California, yang dikumpulkan oleh Jackson sendiri.

Beton Romawi membutuhkan waktu untuk mengembangkan kekuatan dari air laut, dan memiliki kekuatan tekan yang lebih sedikit daripada semen Portland biasa. Karena alasan itu, tidak mungkin beton Romawi bisa tersebar luas, tetapi bisa berguna dalam konteks tertentu.

Jackson baru-baru ini mempertimbangkan usulan laguna pasang surut yang akan dibangun di Swansea, Inggris Raya, untuk memanfaatkan tenaga pasang surut. Laguna, katanya, perlu beroperasi selama 120 tahun untuk menutup biaya yang dikeluarkan untuk membangunnya. “Anda dapat membayangkan bahwa, dengan cara kita membangun sekarang, itu akan menjadi kumpulan baja yang terkorosi pada saat itu.” Prototipe beton Romawi, di sisi lain, bisa tetap utuh selama berabad-abad.

Jackson mengatakan bahwa sementara para peneliti telah menjawab banyak pertanyaan tentang mortar beton, reaksi kimia jangka panjang dalam bahan agregat masih belum diselidiki. Dia bermaksud untuk melanjutkan pekerjaan Pliny dan sarjana Romawi lainnya yang bekerja dengan tekun untuk menemukan rahasia konkret mereka. "Orang Romawi prihatin dengan ini," kata Jackson. “Jika kita akan membangun di laut, kita juga harus memperhatikannya.”


Mengapa Beton Romawi Bertahan Begitu Lama?

Pantheon terlihat cukup bagus untuk bangunan berusia 1900 tahun, mengingat itu adalah kubah beton tanpa tulangan terbesar di dunia. Mungkin karena tidak diperkuat, jadi tidak ada besi yang berkarat dan mengembang, atau mungkin karena beton Romawi berbeda dengan yang kita pakai sekarang. TreeHugger telah mencatat sebelumnya bahwa beton Romawi jauh lebih hijau daripada campuran hari ini, sekarang sebuah studi baru oleh para peneliti di Berkeley Lab menunjukkan bahwa beton sebenarnya menjadi lebih kuat dari waktu ke waktu.

Tidak seperti beton modern yang benar-benar menyusut, membuka retakan kecil yang menyebar dan membiarkan uap air masuk, beton Romawi, yang dibuat dengan abu vulkanik dan bukan semen portland, sebenarnya menyembuhkan diri sendiri sebagai bentuk pengikat kristal dan mencegah beton retak lebih jauh. Menurut Marie Jackson dari UC Berkeley:

Jadi beton yang dibuat dengan abu vulkanik tidak hanya memiliki jejak karbon yang jauh lebih rendah, tetapi juga akan bertahan lebih lama. Jackson melanjutkan dengan nada yang lebih mudah dipahami:

Pembuatan semen menyumbang sebanyak 7% dari CO2 yang dihasilkan setiap tahun jumlah barang yang dituangkan hari ini sangat luar biasa. Vaclav Smil memberi tahu Bill Gates bahwa statistik yang ditunjukkan di atas adalah yang paling mengejutkan dalam bukunya, Making the Modern World: Materials and Dematerialization. Kami menggunakan terlalu banyak barang dan itu tidak bertahan selama yang kami kira. Saatnya untuk sebuah perubahan.


Tonton videonya: Sejarah Arsitektur Romawi Kuno (Mungkin 2022).