고귀한 여성의 무덤은 고대 로마에서 고대 콘크리트의 새로운 비밀을 보여줍니다

로마의 많은 유명한 관광지 중 비아 아피아(Via Appia)를 따라 2,000년 된 인상적인 영묘가 있습니다. 세실리아 메텔라의 무덤, 귀족은 서기 1세기에 살았습니다. 바이런 경은 그의 서사시에서 언급하기까지 성전에 감탄한 사람들 중 한 명이었습니다. 어린이 해롤드의 순례 (1812-1818). 과학자들은 이제 무덤을 짓는 데 사용된 고대 콘크리트 샘플을 분석하고 발견한 내용을 설명합니다. 논문을 발표했다 10월에 미국 세라믹 학회지(Journal of the American Ceramic Society)에 게재되었습니다.

“Via Appia Antica에 있는 이 혁신적이고 매우 강력한 기념물과 랜드마크의 건설은 [Caecilia Metella] 높이 존경받았다” 공동 저자 Mary Jackson은 다음과 같이 말했습니다., 지구 물리학자 유타 대학교. “2050년 이후의 콘크리트 질감은 강하고 탄력 있는 존재를 반영합니다.”

오늘 같이 포틀랜드 시멘트 (현대 콘크리트의 필수 구성 요소), 오래된 로마 콘크리트 그것은 기본적으로 반 액체 슬러리와 골재의 혼합물이었습니다. 포틀랜드 시멘트는 일반적으로 가마에서 석회석과 점토(사암, 재, 백악 및 철도 포함)를 가열하여 만듭니다. 그런 다음 생성된 클링커를 미세한 분말로 갈아서 약간의 석고만 추가합니다. 높을수록 부드럽고 평평한 표면을 얻을 수 있습니다. 그러나 로마 콘크리트를 만드는 데 사용된 골재는 주먹만한 돌이나 벽돌 조각이었습니다.

그의 논문에서 건축학 (약 AD 30년), 로마의 건축가이자 엔지니어 비트루비우스 그는 폐허로 떨어지지 않고 오랫동안 지속될 수있는 장례 건축물을위한 콘크리트 벽을 만드는 방법에 대해 썼습니다. 그는 “정사각형의 붉은 돌이나 벽돌이나 용암을 겹겹이 쌓은 것”으로 벽 두께가 최소 2피트 이상이어야 한다고 권장했습니다. 벽돌 또는 화성암의 골재는 소석회와 다공성 유리 조각 및 화산 폭발(화산 테프라로 알려짐)의 결정으로 구성된 슬러리로 접착해야 합니다.

잭슨은 수년 동안 고대 로마 콘크리트의 특이한 특성을 연구해 왔습니다. 예를 들어 그녀와 많은 동료들은 분석했다 구성되는 콘크리트에 사용되는 모르타르 트라야누스의 시장, 100년에서 110년 사이에 건설되었습니다(세계에서 가장 오래된 쇼핑 센터일 것입니다). 그들은 특히 물질의 결합 단계에서 사용되는 “접착제”에 관심이 있었습니다: 칼슘-알루미늄 실리케이트 수화물(CASH), 스트랫링게트. 그들은 strattlegate 결정이 슬러리에서 미세 균열의 형성 및 확산을 방지하여 구조에서 더 큰 균열을 유발할 수 있음을 발견했습니다.

2017년에 잭슨이 공동 저술한 종이 2천년 동안 가혹한 해양 환경을 견뎌온 이탈리아 지중해 연안의 방파제 유적의 구체적인 형태 분석. 벽에 부딪히는 끊임없는 바닷물의 파도는 오래 전에 현대 콘크리트 벽을 폐허로 만들었지만 로마의 방파제는 실제로 더 강력해진 것 같습니다.

잭슨과 그녀의 동료들은 그 수명의 비결이 희귀한 결정과 다공성 금속의 혼합물을 포함하는 특별한 제조법에 있다는 것을 발견했습니다. 특히 바닷물에 노출되면 콘크리트 내부의 화학 반응이 촉발되어 화산재에서 흔히 볼 수 있는 필립사이트에서 알루미늄 토버모라이트 결정이 형성됩니다. 결정이 암석에 부착되어 구조를 약화시켰을 수 있는 균열의 형성 및 확산을 다시 방지합니다.

따라서 잭슨은 아피아 가도에서 가장 잘 보존된 기념물 중 하나로 널리 간주되는 Caecilia Metella에 자연스럽게 매료되었습니다. 잭슨은 2006년 6월 묘지를 방문하여 분석을 위해 소량의 모르타르 샘플을 채취했습니다. 그녀가 방문한 날은 매우 따뜻했지만 신사 복도에 들어서자마자 공기가 매우 춥고 습했던 것을 기억합니다. “원형 구조의 열린 중앙에 비둘기가 펄럭이는 것을 제외하고는 매우 조용했습니다.” 잭슨이 말했다.

그녀가 로마 집정관의 딸이라는 것 외에는 무덤에 유해가 묻힌 귀족 여성 Caecilia Metella에 대해 알려진 것이 거의 없습니다. 퀸투스 카에실리우스 메텔루스 크레티쿠스. 결혼했다 마커스 리키니우스 크라수스, (의 아버지같은 이름의)의 일부였다 첫 번째 트리오, 와 함께 줄리어스 시저 그리고 위대한 폼페이. 아마도 그녀의 아들이었을 것입니다. 마커스 리키니우스 크라수스, 역사가들이 가계를 추적하기 쉬운 이유는 무엇입니까? – 기원전 30년에서 10년 사이에 가끔 지어진 신전의 건축을 누가 지시했는지.

Palazzo Farnese의 대리석 석관은 Caecilia Metella의 무덤에서 나온 것으로 추정되지만 180년에서 190년 사이에 지어졌기 때문에 귀족이 아닐 수도 있습니다. 또한, 화장은 여사의 사망 당시 가장 보편적인 매장 전통 중 하나였기 때문에 역사가들은 신라 고분에 일종의 석관이 아닌 장례용 항아리가 있었던 것으로 보고 있습니다.

무덤 자체의 구조는 잭슨과 그녀의 동료와 같은 학자들에게 가장 흥미로운 부분입니다. 신사는 언덕 꼭대기에 있습니다. 사각형 플랫폼 꼭대기에는 원통형 원형 홀이 있고 뒤쪽에는 14세기에 지어진 성이 붙어 있습니다. 외부에는 “Quintus Creticus의 딸 Caecilia Metella에게”라는 문구가 새겨진 명판이 있습니다. [and wife] 크라수스”.

기초가 부분적으로 그 위에 세워졌습니다. 응회암 (압력을 받아 압축된 화산재)와 약 260,000년 전에 한때 이 지역을 덮었던 고대 흐름의 용암 암석. 플랫폼과 원형 홀은 모두 여러 층의 두꺼운 콘크리트로 구성되어 있으며, 콘크리트 층이 형성되고 응고되는 동안 석회암 블록으로 둘러싸여 있습니다. 타워의 벽 두께는 24피트입니다. 원래는 꼭대기에 원추형 토루가 있었을 것입니다. 그러나 이것은 나중에 중세 성벽으로 대체되었습니다.

박격포의 미세구조를 자세히 살펴보기 위해 Jackson은 MIT 동료인 Linda Seymour와 Admir Masek, 그리고 Lawrence Berkeley Lab의 Nobumichi Tamura와 협력했습니다. Tamura는 다음에서 샘플을 분석했습니다. 고급 광원, 샘플에 존재하는 다양한 미네랄을 식별하고 지시하는 데 도움이 되었습니다. ALS 빔 라인은 샘플의 전체 두께를 투과할 수 있는 강력한 마이크론 크기의 X선을 Tamura에 생성합니다. 팀은 또한 주사 전자 현미경으로 샘플을 이미지화했습니다.

그들은 무덤 모르타르가 무덤 벽에 사용된 것과 유사하다는 것을 발견했습니다. 트라야누스의 시장: Pozzolane Rosse의 화산 테프라 용암류, 벽돌과 용암의 큰 조각을 함께 묶습니다. 그러나 무덤 슬러리에 사용된 테프라에는 칼륨이 풍부한 백루석이 많이 포함되어 있습니다. 수세기에 걸쳐 빗물과 지하수가 무덤 벽을 통해 스며들어 백혈구를 녹이고 칼륨을 방출했습니다. 이것은 현대 콘크리트에 재앙이 되어 미세 균열과 심각한 구조적 악화를 초래할 수 있습니다.

분명히 이것은 무덤에서 발생하지 않았습니다. 하지만 왜? 잭슨 다른 사람. 그는 모르타르의 칼륨이 차례로 용해되어 CASH 결합 단계를 효과적으로 재구성한다고 결정했습니다. 어떤 부분은 2,000년이 지난 후에도 온전하게 남아 있었고, 다른 부분은 더 부드러워 보였고 갈라진 흔적을 보였습니다. 실제로 구조는 나노 결정과 다소 유사합니다.

“Caecilia Metella 묘지의 고대 로마 콘크리트 중간층은 장기적인 재건을 통해 끊임없이 진화하고 있음이 밝혀졌습니다.” 마스크가 말했다. “이러한 재구성은 계면 영역을 강화하고 기계적 성능을 개선하고 오래된 재료의 고장에 대한 저항에 기여할 것 같습니다.”

과학자들이 로마 콘크리트에 사용되는 광물과 화합물의 정확한 구성에 대해 더 많이 알수록 오늘날 콘크리트에서 이러한 특성을 재현할 수 있는 가능성에 더 가까워질 것입니다. 로마에서 사용된 희귀 화성암. 이는 콘크리트 생산의 에너지 방출을 최대 85%까지 줄이고 현대 콘크리트 구조물의 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다.

“지속적으로 강화된 중간층을 사용하여 현대식 콘크리트를 설계하는 데 중점을 두는 것은 현대식 건축 자재의 내구성을 향상시키는 또 다른 전략을 제공할 수 있습니다.” 마스크가 말했다. “시간이 지나면서 입증된 ‘로마의 지혜’를 통합함으로써 이를 수행하는 것은 우리의 현대적 솔루션의 연속성을 몇 배나 향상시킬 지속 가능한 전략을 제공합니다.”

DOI: 미국 세라믹 학회 저널, 2021. 10.1111 / 제스 .18133 (DOI 정보).