고대 로마인들은 건축의 대가이자 엔지니어였으며, 아마도 가장 유명한 것은 여전히 작동하는 수로를 대표하는 것일 것입니다. 그리고 그 건축적 경이로움은 독특한 건축 자재를 기반으로 합니다. 포졸란 콘크리트는 로마 건축물에 놀라운 강도를 부여한 놀랍도록 내구성이 뛰어난 재료입니다.
오늘날에도 그들의 구조물 중 하나인 판테온은 거의 2,000년 가까이 된 그대로 보존되어 있으며 세계에서 가장 큰 비강화 콘크리트 돔으로 기록을 보유하고 있습니다.
이 콘크리트의 특성은 일반적으로 그 성분에 기인합니다: 포졸라나(pozzolana), 화산재의 혼합물 – 많은 양의 화산재가 발견될 수 있는 이탈리아 도시 Pozzuoli의 이름을 따서 명명됨 – 그리고 기어. 물과 혼합되면 두 재료가 반응하여 강한 콘크리트를 생성할 수 있습니다.
그러나 그것이 전체 이야기가 아니라는 것이 밝혀졌습니다. MIT(Massachusetts Institute of Technology)가 이끄는 국제 연구팀은 재료가 우리가 생각하는 것과 약간 다를 뿐만 아니라 재료를 혼합하는 데 사용되는 기술도 다르다는 사실을 발견했습니다.
연막포는 잘 혼합된 콘크리트로 보이는 것에서 발견할 수 있는 작은 흰색 석회 조각이었습니다. 이러한 조각의 존재는 이전에 불량한 혼합 또는 재료에 기인했지만 MIT의 재료 과학자 Admir Masic에게는 이치에 맞지 않았습니다.
“이러한 석회암 덩어리의 존재가 단순히 품질 관리 불량 때문이라는 생각은 항상 저를 괴롭혔습니다.”라고 그는 말합니다. Masic은 2023년 1월에 발표된 성명에서.
“로마인들이 수세기에 걸쳐 완성된 모든 상세한 제조법에 따라 고급 건축 자재를 만드는 데 그렇게 많은 노력을 기울였다면 잘 혼합된 최종 제품을 보장하기 위해 왜 그렇게 적은 노력을 기울였습니까? 이 이야기에는 더 많은 것이 있을 것입니다.”
머스크와 MIT 토목공학자 린다 세이모어가 이끄는 팀은 이탈리아 프리버눔 고고학 유적지에서 발굴된 2000년 된 로마 콘크리트 샘플을 주의 깊게 연구했다. 이 샘플은 광역 주사 전자 현미경, 에너지 분산형 X선 분광법, 분말 X선 회절 및 공초점 라만 이미징을 통해 석회질 덩어리를 더 잘 이해했습니다.
고려해야 할 질문 중 하나는 사용된 석회의 특성이었습니다. 포졸란 콘크리트의 표준 이해는 그것이 사용된다는 것입니다. 소석회. 먼저 석회석을 고온에서 가열하여 반응성이 높은 부식성 분말을 생성합니다. 생석회나 산화칼슘 .
생석회를 물과 혼합하면 소석회 또는 수산화칼슘이 생성됩니다. 반응성이 적고 부식성이 적은 페이스트입니다. 이론에 따르면 고대 로마인들이 포졸라나와 혼합한 것은 바로 이 소석회였습니다.
팀의 분석에 따르면 샘플의 석회질 부분은 이 방법과 호환되지 않습니다. 또는 로마 콘크리트는 매우 높은 온도에서 생석회를 포졸라나 및 물과 직접 혼합하여 단독으로 또는 소석회와 함께 혼합하여 만들어졌을 수 있습니다.
“뜨거운 혼합의 이점은 두 가지입니다.” 머스크는 말했다.
“첫째, 골재 콘크리트를 고온으로 가열하면 소석회만 사용하는 경우에는 불가능한 화학 반응이 일어나 다른 방법으로는 형성되지 않는 고온 결합 화합물이 생성됩니다. 둘째, 이렇게 증가된 온도는 양생 및 경화 시간을 크게 단축합니다. 모든 반응 속도가 빨라져 훨씬 더 빠른 시공이 가능합니다.”
또 다른 이점: Lime은 놀라운 자가 치유 능력을 가지고 있습니다.
콘크리트에 균열이 형성되면 매트릭스의 다른 입자보다 표면적이 더 큰 석회질 블록으로 우선적으로 전달됩니다. 물이 균열에 들어가면 석회와 반응하여 탄산칼슘으로 건조되고 경화되는 칼슘이 풍부한 용액을 형성하여 균열을 함께 접착하고 더 이상 퍼지는 것을 방지합니다.
이것 주목되었습니다 또 다른 2,000년 된 사이트인 Caecilia Metella의 무덤에서 나온 콘크리트에는 콘크리트의 균열이 방해석으로 채워져 있습니다. 또한 2,000년 전에 지어진 방파제에서 나온 로마식 콘크리트가 바다의 끊임없는 박동에도 불구하고 수천 년 동안 손상되지 않은 이유를 설명할 수 있습니다.
그래서 팀은 생석회를 사용하여 고대 및 현대 제조법으로 포졸란 콘크리트를 만들어 연구 결과를 테스트했습니다. 그들은 또한 생석회를 사용하지 않고 대조 콘크리트를 만들고 균열 테스트를 수행했습니다. 아니나 다를까 균열이 생긴 석회 콘크리트는 2주 만에 완전히 양생되었지만 콘크리트는 여전히 균열이 남아 있었습니다.
팀은 이제 기존 콘크리트에 대한 보다 환경 친화적인 대안으로 콘크리트를 마케팅하기 위해 노력하고 있습니다.
“더욱 내구성이 강한 콘크리트 구조물이 이러한 재료의 사용 수명을 어떻게 늘릴 수 있는지 뿐만 아니라 3D 프린팅된 콘크리트 구조물의 내구성을 어떻게 향상시킬 수 있는지 고려하는 것은 흥미진진합니다.” 머스크는 말했다.
에 발표된 연구 과학의 발전.
이 문서의 버전은 2023년 1월에 처음 게시되었습니다.
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