เผยเคล็ดลับ “น้ำทะเล” คือสิ่งที่ทำให้คอนกรีตโรมันแข็งแรงทนทานนานนับพันปี!!!
แม้ว่าเทคโนโลยีคอนกรีตในปัจจุบันจะสามารถออกแบบให้มีคุณสมบัติที่หลากหลายได้อย่างแม่นยำ แต่เราจะพบว่าเมื่อใช้งานไปสักระยะหนึ่งคอนกรีตสมัยใหม่กลับเปราะและแตกหักง่ายมาก แต่สิ่งหนึ่งที่คอนกรีตสมัยใหม่ไม่สามารถจะเทียบได้กับคอนกรีตในยุคโรมันโบราณคือ "ความทนทาน" อันน่าเหลือเชื่อนั่นเอง
คอนกรีตสมัยใหม่แค่เจอน้ำทะเลกับลมแค่ไม่กี่สิบปีก็ผุกร่อนจนเสียสภาพ ผิดกับคอนกรีตโรมันที่อยู่ยืนยงมากว่า 2,000 ปีในสภาพที่แช่น้ำทะเล แต่อะไร?? คือสิ่งที่ทำให้คอนกรีตโบราณเหล่านี้ทนทานขนาดนั้น เพื่อตอบคำถามนี้ทีมนักวิจัยนำทีมโดยMarie Jackson นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยยูทาห์ สหรัฐฯ ได้ค้นพบว่า "น้ำทะเล" นั่นเองคือเคล็ดลับอันน่าทึ่ง แต่มันเกิดขึ้นได้อย่างไร???
คอนกรีตโรมันที่ใช้ในทะเลคือตัวอย่างหนึ่งของสุดยอดวัสดุวิศวกรรมเท่าที่มนุษย์เคยสร้างกันมา
คอนกรีตคืออะไร??ทำไมสูตรของชาวโรมันจึงดีกว่า
คอนกรีตเป็นวัสดุสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในงานก่อสร้าง ปกติจะประกอบด้วย หิน ปูน ทราย และน้ำ(จืด) โดยเมื่อปูนซีเมนต์กับน้ำผสมกันจะเรียกว่า มอร์ตาร์ (mortars) ซึ่งจะทำหน้าที่คล้ายกาวยึดทรายและหินหรือมวลรวม (Aggregate) เข้าด้วยกัน ปูนซีเมนต์ที่นิยมใช้ในปัจจุบันเรียกกันว่า "ปูนซีเมนต์แบบปอร์ตแลนด์ (Portland Cement)" เกิดจากการเผาหินปูนดิบ แต่คอนกรีตโรมันมีส่วนผสมที่ต่างออกไปมาก
พวกเขาผสมเถ้าภูเขาไฟกับปูนขาวแล้วผสมกับน้ำทะเล(แทนน้ำจืด)ทำเป็นมอร์ตาร์ ก่อนนำมาผสมกับหินภูเขาไฟหล่อเป็นคอนกรีต ทำให้เกิดปฏิกิริยาปอซโซลาน (Pozzolanic Reaction) ซึ่งเชื่อมประสานให้คอนกรีตแข็งแรงขึ้น เชื่อกันว่าชาวโรมันน่าจะไดรับแนวคิดในการทำคอนกรีตแบบนี้มาจากการสังเกตหินเถ้าภูเขาไฟ (Tuff) ที่พบได้ทั่วไปในยุคนั้น สิ่งก่อสร้างที่ใช้คอนกรีตเหล่านี้อย่างเช่น วิหารแพนธีออน (Pantheon) หรือตลาดจักรพรรดิทราจัน (Trajan Market) ในกรุงโรม ต่างก็ยังคงสภาพดีมาจนถึงทุกวันนี้ ที่น่าแปลกใจคือดูเหมือนยิ่งนานวันเข้าพวกมันกลับแข็งแกร่งขึ้น!!!
น้ำทะเลก่อกำเนิดสุดยอดผลึกที่ทำให้คอนกรีตโรมันแข็งแกร่ง!!!
ประมาณปี ค.ศ. 79 นักธรรมชาติวิทยาชาวโรมันอย่างไพลนีผู้เฒ่า (PLINY the elder) ได้บันทึกไว้ว่าเมื่อโครงสร้างคอนกรีตโรมันถูกคลื่นซัดกระหน่ำจากพายุนานวันเข้าพวกมันกลับยิ่งแข็งแกร่งกว่าเดิมมาก คำพูดนี้อาจจะดูเวอร์วังเกินจริง แต่ทุกวันนี้มันถูกพิสูนจ์แล้วว่าถูกต้องและชวนสงสัยอย่างมาก
เพื่อหาคำตอบนี้ทีมวิจัยของ Jackson ได้เริ่มโครงการ ROMACONS เมื่อปี 2002 – 2009 พวกเขาพบว่าน้ำทะเลที่ซึมเข้าไปในคอนกรีตทะเลของชาวโรมันจะทำให้เกิดปฏิกิริยาพิเศษระหว่างมอร์ตาร์ ช่วยเพิ่มแรงยึดเหนึ่ยวของคอนกรีต โดยการวิเคราะห์ตัวอย่างคอนกรีตด้วยเทคนิคหลายอย่างรวมทั้งเทคนิคการวิเคราะห์ด้วย Microdiffraction และ Microfluorescence พบว่าในคอนกรีตประกอบด้วยผลึกแร่แบบที่หายากมากคือ Aluminous tobermorite หรือ Al-tobermorite อยู่ในมอร์ตา ซึ่งการสังเคราะห์ผลึกนี้ในห้องแลปต้องใช้อุณหภูมิและความดันสูงมาก แถมทำได้น้อยแต่
“ไม่มีใครสามารถสร้าง Al-tobermorite ได้ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส” Jackson กล่าว “นอกจากชาวโรมัน!”
ทีมวิจัยได้ข้อสรุปว่าเมื่อน้ำทะเลซึมผ่านเข้าไปในคอนกรีต มันจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงและอายุการใช้งานของคอนกรีต โดยปฏิกิริยาปอซโซลานจากน้ำทะเลกับส่วนผสมของเถ้าภูเขาไฟและปูนขาวจะช่วยสร้างผลึกที่หายากแบบ tobermorite ในอุณหภูมิต่ำแบบช้าๆ ด้วยความที่ผลึก Al-tobermorite มีรูปร่างแบนและมีส่วนประกอบของซิลิก้าสูง มันจึงช่วยเพิ่มแรงยึดเหนี่ยว ทำให้คอนกรีตมีความทนทานต่อการแตกหักได้ดียิ่งขึ้น
ผลึกแร่หายากชนิด Aluminous tobermorite คือเคล็ดลับความแข็งแกร่งและทนทานอย่างไม่น่าเชื่อของคอนกรีตโรมัน [1]
เมื่อน้ำทะเลเกาะอยู่ภายในรอยแตกเล็ก ๆ ในคอนกรีตมันจะค่อยๆละลายผลึกแร่ phillipsite ตามธรรมชาติที่พบมากในเถ้าภูเขาไฟ แล้วสร้างผลึก Al-tobermorite ขึ้นมาแทนอย่างช้าๆ ที่อุณหภูมิต่ำ ผลที่ได้คือตัวอย่างของ "วัสดุก่อสร้างที่ทนทานที่สุดในประวัติศาสตร์มนุษยชาติ" ในทางตรงกันข้ามคอนกรีตสมัยใหม่ที่สัมผัสกับน้ำเค็มจะเสื่อมสภาพลงภายในไม่กี่สิบปี เพราะไม่เกิดปฏิกิริยาแบบนี้ขึ้นนั่นเอง
สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นกับคอนกรีตปอร์ตแลนด์สมัยใหม่เพราะพวกมันประกอบด้วยสารที่เฉื่อยต่อปฏิกิริยามาก มีแต่จะเกิดการสึกกร่อนและผุพัง แต่สิ่งนี้ตรงข้ามกับคอนกรีตโรมัน ที่ยิ่งอยู่นานยิ่งแข็งแกร่งขึ้น
ตอนนี้ทีมนักวิจัย Jackson พยายามหาสูตรผสมที่เหมาะสมในการสร้างมอร์ทาในคอนกรีตโรมัน เพราะสูตรนี้ได้หายไปจากหน้าประวัติศาสตร์นานมากแล้ว หากโครงการวิจัยนี้สำเร็จมันจะช่วยให้เรามีคอนกรีตใช้งานทางทะเลที่ทนทาน ซ่อมบำรุงน้อย แถมไม่ต้องเสริมเหล็กและมีอายุใช้งานหลายร้อยปีอย่างสบายๆ
อ้างอิง
- 3
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
