اكتشاف السر الذي يساعد الخرسانة الرومانية على الاستمرار لآلاف السنين

الخرسانة ذاتية الشفاء

الخرسانة هي المادة الأساسية في معظم المباني الحديثة. ولكن بالمقارنة مع المتانة المذهلة للآثار القديمة مثل الكولوسيوم أو البانثيون، فإن خرسانة اليوم أقصر عمرًا بكثير وتحتاج إلى إصلاح مستمر. ما الفرق؟

كشفت دراسة جديدة أجراها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT، الولايات المتحدة الأمريكية) عن سرٍّ خفيٍّ في أعماق كتل الخرسانة الرومانية القديمة. إنه القدرة على الشفاء الذاتي، وهي ميزةٌ تبدو وكأنها لا وجود لها إلا في الخيال العلمي .

Phát hiện bí mật giúp bê tông La Mã bền hàng nghìn năm - 1 — لا يزال الكولوسيوم الروماني قائما بعد آلاف السنين. (الصورة: Archdaily).

قام فريق البحث بتحليل عينات خرسانية مأخوذة من أنقاض سور مدينة بريفرنوم القديمة (إيطاليا). وأظهرت النتائج أنه على الرغم من أن المكونات الرئيسية كانت لا تزال مواد مألوفة مثل رماد بركاني بوزولاني، والتوف، والجير، إلا أن بلورات بيضاء صغيرة ظهرت داخلها، والتي كان يُعتقد سابقًا أنها "أخطاء خلط".

في الواقع، الجير نفسه هو العامل الحاسم. فعندما تتشقق الخرسانة ويتسرب الماء، تُحفّز رقائق الجير غير المتفاعلة فورًا عملية كيميائية، مُكوّنةً محلولًا مشبعًا بالكالسيوم.

يتبلور هذا المحلول بعد ذلك ليُصبح كربونات الكالسيوم، وهو مركب قادر على ملء الشقوق وإعادة ربط جزيئات المواد المحيطة. بهذه الطريقة، تُرصّع الخرسانة بنيتها دون تدخل بشري.

هذا التفاعل طبيعي تمامًا، يشبه طريقة شفاء جسم الإنسان لجروح الجلد. ووفقًا لفريق البحث، تُعدّ هذه ميزة نادرة جدًا في مواد البناء: آلية "الشفاء الذاتي الكيميائي".

طرق الإنتاج المختلفة

هناك فرق كبير آخر يتمثل في التقنية المستخدمة في صناعة الخرسانة. فبدلاً من استخدام الجير المطفأ (الجير المخلوط بالماء)، ربما استخدم الرومان تقنية الخلط الساخن. إذ أضافوا الجير الحي مباشرةً إلى خليط الركام ورماد البوزولانا، ثم أضافوا الماء.

Phát hiện bí mật giúp bê tông La Mã bền hàng nghìn năm - 2 — تُظهر هذه الصورة المُكبَّرة سمنتيت ألومينوسيليكات الكالسيوم (CASH) المُتَشَكِّلَة عند تفاعل الرماد البركاني والجير مع مياه البحر. وقد نمت بلورات البلاتين من ألمنيوم توبرموريت داخل مصفوفة سمنتيت CASH (الصورة: جيتي).

يؤدي التفاعل الحراري الناتج عن هذه العملية إلى إنشاء شظايا جيرية غير متحللة تعمل كخزانات للكالسيوم.

بعد عشرات أو حتى مئات السنين، عندما تتشقق كتلة الخرسانة بسبب المناخ أو الزلازل أو الأحمال، يتم تنشيط مخازن الكالسيوم هذه، مما يخلق سلسلة من ردود الفعل ذاتية الشفاء.

لا يساعد هذا الاكتشاف في تفسير سبب بقاء الهياكل الرومانية لآلاف السنين فحسب، بل يفتح أيضًا اتجاهات جديدة لصناعة مواد البناء الحديثة.

وقال البروفيسور أدمير ماسيك - رئيس فريق البحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا - إنه إذا تم إعادة إنشاء هذه التكنولوجيا ذاتية الشفاء وتطبيقها على الخرسانة الحديثة، فيمكننا تمديد عمر المبنى، وخفض تكاليف الإصلاح بشكل كبير، والأهم من ذلك، تقليل انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري.

صناعة الأسمنت مسؤولة عن حوالي 8% من انبعاثات الكربون العالمية، ومعظمها ناتج عن تصنيع ونقل وصيانة المباني. تطوير خرسانة ذاتية الشفاء، على غرار الرومان القدماء، قد يُغيّر هذا الوضع.

رغم عدم الحاجة إلى مواد فائقة التطور أو عمليات صناعية معقدة، لا تزال التقنيات القديمة تُثبت فعاليتها الخالدة. وفي بعض الأحيان، للمضي قدمًا، تضطر البشرية إلى النظر إلى ما تركه أسلافها.

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