เคล็ดลับความคงทนของคอนกรีตชาวโรมันถูกเปิดเผย

นักวิทยาศาสตร์ศึกษากำแพงคอนกรีตโรมันโบราณ ภาพโดย JP Oleson

เป็นที่รู้กันว่าคอนกรีตของชาวโรมันมีความแข็งแกร่งมากซึ่งอยู่ได้เป็นพัน ๆ ปีและมีความทนทานกว่าคอนกรีตที่ใช้อยู่ในปัจุจุบัน ส่วนที่ทำให้คอนกรีตของชาวโรมันมีความแข็งแกร่งทนทานเป็นทำให้นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานาน แต่เมื่อเร็วนี้นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยยูทาห์ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยที่เปิดเผยเคล็ดลับความคงทนของคอนกรีตชาวโรมันในวารสารทางวิชาการ American Mineralogist

จากการสำรวจกำแพงหินโบราณที่สร้างโดยชาวโรมันรู้กันว่าคอนกรีตที่ใช้มีส่วนผสมของแคลเซียมออกไซด์(หรือปูนขาว)น้ำทะเลและขี้เถ้าจากภูเขาไฟ คอนกรีตที่มีส่วนผสมนี้จะมีความแข็งแกร่งขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งต่างจากคอนกรีตในปัจจุบันที่ค่อย ๆ สึกกร่อนตามการเวลาโดยเฉพาะเมื่ออยู่ใกล้กับน้ำทะเล

จากการตรวจสอบก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการผสมน้ำทะเลและขี้เถ้าจากภูเขาไฟในปูนซีเมนต์ทำให้เกิดแร่ธาตุชนิดใหม่ขึ้นภายในคอนกรีตที่เสริมให้มีความแข็งแรงขึ้น แร่ธาตุชนิดใหม่ที่เกิดขึ้นและช่วยเสริมความแข็งแกร่งมีชื่อเรียกว่าอลูมิเนียมโทเบอร์โมไรท์ (aluminium tobermorite)

อลูมิเนียมโทเบอร์โมไรท์ไม่เพียงเป็นสารที่หายากแต่ยังทำได้ยากอีกด้วย นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามันเกิดขึ้นมากจากส่วนผสมของคอนกรีตชาวโรมันที่ทำให้เกิดปฏิกิรยาความร้อนเมื่อถูกน้ำทะเลจนทำให้สารเหล่านั้นกลายเป็นเกล็ดคริสตัลที่แข็งช่วยใหญ่ขึ้นและเสิรมความแข็งแกร่ง

ภาพถ่ายคอนกรีตจากกล้องจุลทรรศน์อลูมิเนียมโทเบอร์โมไรท์และเกล็ดคริสตัลของฟิลลิปไซท์เสริมทำให้แข็งแกร่งขึ้น ภาพโดยมหาวิทยาลัยยูทาห์

ในการศึกษาครั้งนี้นักวิทยาศาสตร์ทีมนี้ได้ค้นพบโทเบอร์โมไรท์เป็นจำนวนมากที่ใหญ่ขึ้นภายในคอนกรีตและส่วนใหญ่จะพบมันกับแร่ธาตุอีกชนิดหนึ่งที่มีชื่อว่าฟิลลิปไซท์ (phillipsite) ซึ่งเป็นแร่ในกลุ่มของซีโอไลท์ที่ประกอบด้วยโพแทสเซียมไฮไดรด์แคลเซียมและอลูมิเนียมซิลิเกต

การค้นพบครั้งนี้ชี้ให้เห็นถึงอีกกระบวนการหนึ่งที่ทำให้คอนครีตของชาวโรมันแข็งแกร่งขึ้น น้ำทะเลที่ซึมผ่านเข้าไปในคอนครีตจะทำปฏิกริยาซึ่งทำให้เกิดอลูมิเนียมโทเบอร์โมไรท์และเกล็ดคริสตัลของฟิลลิปไซท์ใหญ่ขึ้นมาที่ช่วยเสริมความแข็งแกร่งและป้องกันการแตกร้าวเมื่อเวลาผ่าน

คอนกรีตในปัจจุบันจะแตกต่างกันโดยสิ้นเชิงเพราะโครงสร้างคอนกรีตจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงภายหลังจากที่คอนกรีตแข็งตัวแล้ว ซึ่งถ้าเกิดปฏิกิริยาใด ๆ กับคอนกรีตก็จะทำให้เกิดความเสียหาย การค้นพบครั้งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับการผลิตคอนกรีตให้มีความแข็งแกร่งมากขึ้นโดยเฉพาะสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมทางทะเล

ขั้นตอนต่อไปนักวิทยาศาสตร์จะต้องทำการวิจัยต่อไปเพื่อศึกษาหาสูตรส่วนผสมที่ทำให้เกิดความแข็งแกร่ง นักวิทยศาสตร์กล่าวว่าการศึกษาจะมีปัจจัยที่จำกัดทำให้การศึกษาหาสูตรส่วนผสมที่ถูกต้องเป็นไปได้ยากนั้นก็คือการไม่มีหินภูเขาไฟที่เหมาะสมอย่างชาวโรมันมีในอดีต

 


 

ที่มาวารสาร American Mineralogist

 

 

 

error: กด RightClick แทน