Римский бетон возвращается в современное строительство

Пантеон в Риме почти 1900 лет. Его бетонный купол до сих пор остаётся крупнейшим в мире неармированным бетонным куполом.

Почему древнеримский бетон оказался настолько долговечным, учёные выясняют десятилетиями. Один из обнаруженных механизмов теперь превращается в современную строительную технологию.

19 августа MIT рассказал о стартапе DMAT, разработки которого уже используются на реальных объектах в Европе.

### Как бетон может сам залечивать трещины

В 2023 году исследователи MIT под руководством профессора Адмира Масича изучили образцы древнеримского бетона из городской стены древнего Приверно в Италии. Учёные обратили внимание на небольшие белые включения извести. Ранее их часто считали следствием плохого перемешивания смеси. Команда MIT предложила другое объяснение: римляне намеренно использовали негашёную известь и применяли так называемое hot mixing — «горячее смешивание». В результате внутри бетона оставались богатые кальцием частицы. Когда в конструкции появляется трещина и туда попадает вода, кальций из этих включений растворяется, проникает в повреждение и затем кристаллизуется, помогая закрыть трещину. Получается встроенный механизм самовосстановления. И это проверили экспериментально. Исследователи изготовили современные образцы бетона с использованием hot mixing, раскололи их и пропустили через трещины воду. За две недели трещины в таких образцах полностью закрылись. В контрольном бетоне без негашёной извести они остались открытыми.

### От лаборатории до стартапа

Стартап DMAT Адмир Масич и предприниматель Паоло Сабатини основали ещё в 2021 году. Исследование 2023 года стало научной основой технологии, которую компания сегодня пытается масштабировать. DMAT не воспроизводит римский бетон буквально. Компания создаёт современные бетонные смеси и добавки, используя обнаруженные механизмы долговечности. Технология уже вышла за пределы лаборатории. По данным MIT, материалы DMAT применялись для подземных резервуаров для воды, дорожных барьеров и покрытий в Италии и Швейцарии. Один из ремонтных составов использовали на автомагистрали N13 в швейцарском кантоне Граубюнден. Следующий рынок для компании — США.

### Зачем бетону уметь ремонтировать себя

Микротрещины — одна из ключевых проблем бетонных конструкций. Через них внутрь проникают вода и агрессивные вещества, которые со временем ускоряют разрушение бетона и коррозию арматуры. Если материал самостоятельно закрывает небольшие трещины, конструкция потенциально может служить дольше и требовать меньше ремонта. DMAT утверждает, что её технология способна увеличить срок службы бетонных конструкций примерно на 50%. MIT приводит ещё один показатель: CO₂-выбросы такого бетона могут составлять около 40% от уровня традиционного бетона. Здесь нужна оговорка. Эти цифры пока нельзя переносить на любой бетон с подобной добавкой. Это показатели технологии DMAT, и для оценки их масштаба важны методика расчёта и независимые испытания. Тем более что сама компания формулирует углеродный показатель несколько иначе — «до 50% меньше CO₂».

### Почему это важно

Бетон — самый массово используемый строительный материал в мире. Производство цемента и связанные с бетоном процессы дают примерно 5–8% глобальных выбросов CO₂, по оценке, которую приводит MIT. Если бетонные сооружения действительно смогут служить дольше, потребуется меньше ремонтов, замены конструкций и нового цемента на протяжении всего жизненного цикла здания, моста или дороги. Именно здесь эксперимент с древнеримской известью превращается из красивой научной истории в потенциально большую промышленную технологию. Главный вопрос теперь в том, подтвердятся ли заявленные характеристики DMAT на реальной инфраструктуре спустя десятилетия эксплуатации. Между трещиной, которая закрылась за две недели в лаборатории, и мостом, который должен простоять сто лет, всё ещё огромная дистанция. Но технология уже сделала важный шаг: наблюдение за бетоном, приготовленным почти две тысячи лет назад, дошло до материала, которым сегодня ремонтируют европейскую автомагистраль.