En oväntad gammal tillverkningsstrategi kan vara nyckeln till att designa betong som håller.
Romarriket är välkänt för sina fantastiska konstruktioner som Colosseum och Pantheon. Ny studie visar att de gamla romarna använde betong med självläkande egenskaper. Nu avslöjar forskare från Massachusetts Institute of Technology (MIT) och Harvarduniversitetet hemligheten bakom den extremt hållbara betongen.
Exempel på den hållbara betongen är templet Pantheon som stod klar runt år 125. Pantheon var en 43 meter i diameter stor kupol och en av de största i världen. Kupolen är gjord av oförstärkt betong och är intakt än idag.
Man har länge trott att det har varit så kallad puzzolan som gjort betongen hållbar. Det är en finfördelad vulkanisk aska som forslades över hela romarriket för att användas vid olika byggnationer.
Men i betong återfinns även millimeterstora vita mineralbitar, så kallade kalkklaster. Att ett material är klastiskt innebär att det är helt eller delvis uppbyggt av beståndsdelar, klaster, som fanns innan bildandet och som inte förändrades vid bildandet av materialet. Tidigare har forskare trott att bitarna funnits i betong på grund av dåliga råmaterial.
– Tanken på att närvaron av kalkbitarna berodde på lägre kvalité har alltid stört mig. Om romarna ansträngde sig så mycket för att tillverka ett enastående konstruktionsmaterial, varför skulle de anstränga sig så lite för att säkerställa produktionen av en välblandad slutprodukt? säger Admir Masic, docent i bygg- och miljöteknik vid MIT i ett pressmeddelande.
Länge har det antagits att kalk blandades med vatten för att skapa en trögflytandepasta innan den tillfördes till betong. Men enligt Admir Masic förklarar inte det allt kalkinnehåll i betongen.
Vid studierna av de vita små bitarna i betong såg forskarna att de bestod av olika typer av kalciumkarbonat. Med hjälp av spektroskopi såg de också att det fanns bitar formade vid höga temperaturer, något som tydde på att romarna utöver släckt kalk också blandat i bränd kalk.
Och det är dessa kalkbitar som gör betongen självläkande enligt forskarna. När små sprickor bildas i betongen kan dessa spridas genom de spröda vita stenbitarna. Om vatten sedan introduceras i sprickorna bildas en kalciummättad lösning som kan åter kristalliseras som kalciumkarbonat och täppa igen sprickan.
Forskarnas förslag stöds av tidigare observationer där romersk betong med kalcitfyllda sprickor hittats.
I dag finns det stor nytta med självläkande betong. Forskarna har själva jämfört två betongblandningar – en innehållande bitar av bränd kalk och en utan. De skapade sprickor och introducerat sedan vatten. Betongen som tillverkats efter det antika receptet läkte inom två veckor av sig själv.
Admir Masic ser även hur moderna tillämpningar så som 3D-skrivare för betong skulle kunna dra nytta av romarnas blandning.
– Det är spännande att tänka på hur dessa mer hållbara betongrecept inte bara kan utöka livslängden för dessa material, utan också hur de kan förbättra hållbarheten hos 3d-utskriven betong, säger han i pressmeddelandet.
Text: Emma Norén Mårtensson, Nordiskemedier.se Foto: iStock
