رومیان باستان استادان ساخت و ساز و مهندسی بودند و شاید معروف ترین بناهای آنها قنات های رومی باشد. این شگفتی ها که هنوز کارایی خود را حفظ کرده اند، بر مصالح ساختمانی منحصر به فردی به نام «بتن پوزولانیک» تکیه دارند. بتن پوزولانی یک بتن بسیار بادوام است که به سازه های رومی استحکام فوق العاده ای بخشیده است.
حتی امروزه، یکی از سازه های روم باستان، پانتئون، هنوز دست نخورده باقی مانده است. این بنا با قدمتی حدود 2000 سال بزرگترین گنبد جهان است که از بتن غیر مسلح ساخته شده است.
به طور کلی خواص بتن رومی بادوام را به ترکیبات آن یعنی پوزولان نسبت داده اند. پوزولان مخلوطی از سنگ آهک و خاکستر آتشفشانی است. نام این ماده از Pozzoli شهری در ایتالیا گرفته شده است که ذخایر قابل توجهی از این نوع خاکستر آتشفشانی در آن یافت می شود. هنگامی که آهک و خاکستر آتشفشانی با آب مخلوط می شوند، می توانند واکنش نشان دهند و بتن قوی تولید کنند.
اما اخیراً مشخص شده است که این تمام ماجرا نیست. به گزارش Science Alert، گروهی از محققان به سرپرستی موسسه فناوری ماساچوست (MIT) دریافتند که علاوه بر این که این مواد با آنچه قبلا تصور می شد کمی متفاوت است، روش استفاده شده برای مخلوط کردن آنها نیز متفاوت است. گواه این امر ذرات ریز سنگ آهک سفید رنگی است که در بتن یافت می شود که به نظر می رسد بدون توجه به ذرات به خوبی مخلوط شده اند.
وجود تکه‌های سنگ آهک در بتن رومی قبلاً به اختلاط ضعیف مواد نسبت داده می‌شد، اما برای Admir Masic، دانشمند مواد در مؤسسه فناوری ماساچوست، این امر قابل قبول به نظر نمی‌رسید. ماسیک می‌گوید: «همیشه من را آزار می‌داد که این لیموها به کنترل کیفیت ضعیف نسبت داده می‌شوند. اگر رومی‌ها با پیروی از دستورالعمل‌های دقیقی که طی چندین قرن کامل شده بود، تلاش زیادی برای ساختن مصالح ساختمانی درجه یک انجام دادند، چرا آنها تلاش زیادی برای ساختن محصول نهایی به خوبی انجام ندادند؟ باید موضوع دیگری وجود داشته باشد.»
Masik و یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی لیندا سیمور، مهندس عمران در موسسه فناوری ماساچوست، نمونه‌های دو هزار ساله بتن رومی را از یک سایت باستان‌شناسی در Priverno، ایتالیا به دقت مورد مطالعه قرار دادند. محققان برای درک بهتر اجزای آهکی این بتن از میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف‌سنجی پراش انرژی اشعه ایکس، پراش پودر و تصویربرداری رامان کانفوکال استفاده کردند.
یکی از سوالات محققین ماهیت سنگ آهکی مورد استفاده بود. ایده رایج این بوده است که از آهک خشک شده برای تولید بتن پوزولانی استفاده می شود. بر اساس این روش ابتدا سنگ آهک را در دمای بالا قرار می دهند تا پودر خمیر ترش بسیار واکنش پذیر به نام آهک زنده یا اکسید کلسیم تولید شود.
نتیجه اختلاط آهک زنده با آب، آهک خرد شده یا هیدروکسید کلسیم است: خمیری با واکنش پذیری و سوزانندگی کمتر. بر اساس نظریه رایج، رومی ها آهک را با پوزولان مخلوط می کردند.