Các nhà khoa học đã giải mã bí mật giúp bê tông La Mã cổ đại trụ vững hơn 2.000 năm: khả năng tự chữa lành vết nứt nhờ phản ứng carbonat hóa với CO2 trong không khí. Phát hiện này đến từ một mẫu bê tông lấy từ nhà vệ sinh chung trong khu biệt thự của Hoàng đế Hadrian tại Tivoli, Ý.
Bê tông La Mã: Càng già càng bền
Trong khi bê tông hiện đại dễ nứt và suy yếu sau vài thập kỷ, các công trình La Mã như đền Pantheon vẫn sừng sững. Mái vòm bê tông không cốt thép của Pantheon, rộng 43 mét, vẫn là công trình bê tông không gia cố lớn nhất thế giới. Trước đây, giới khoa học cho rằng độ bền này nhờ phản ứng pozzolanic giữa tro núi lửa và vôi sống.
Phát hiện từ nhà vệ sinh cổ
Giáo sư Paulo Monteiro từ Đại học California, Berkeley cùng Giáo sư Xiaohong Zhu từ Đại học Công nghệ Bắc Kinh và các đồng nghiệp đã phân tích mẫu bê tông từ nhà vệ sinh của Hoàng đế Hadrian, xây từ thế kỷ thứ 2 CN. Sử dụng kính hiển vi nano, họ phát hiện thêm cơ chế carbonat hóa: CO2 từ khí quyển thẩm thấu vào bê tông, phản ứng với vôi sống dư thừa tạo thành tinh thể calcite, lấp đầy các lỗ rỗng và vết nứt siêu nhỏ.
“Mặc dù phản ứng pozzolanic đóng vai trò cốt lõi, phát hiện của chúng tôi chỉ ra rằng quá trình carbonat hóa diễn ra trong một thời gian dài cũng giúp tăng cường độ bền cho bê tông, đồng thời hỗ trợ nó tự hàn kín các vết nứt khi tuổi đời ngày một tăng lên,” Giáo sư Paulo Monteiro giải thích.
Ý nghĩa cho tương lai
Nghiên cứu công bố trên tạp chí Science Advances khẳng định calcite không phải phế phẩm mà là cơ chế tự phục hồi. Tuy nhiên, không thể áp dụng nguyên xi công thức La Mã cho bê tông cốt thép hiện đại do tải trọng lớn và vấn đề ăn mòn thép. Dù vậy, hiểu biết về carbonat hóa giúp thiết kế bê tông thế hệ mới vừa bền vừa giảm phát thải CO2.
