Группа геологов и инженеров из США, Китая и Италии сумела раскрыть одну из загадок древнеримского цемента, объяснив механизм повышения его прочности. Исследователи давно знали, что особую прочность римским цементным конструкциям придавал образующийся в них редкий минерал «алюминий-замещенный тоберморит» (Al-тоберморит), но раньше не было известно способа получить этот минерал в цементе.
Авторы работы обратили внимание на место из трактата Витрувия «Десять книг об архитектуре» (около 13 года н. э.), где автор приводит рецепт цемента. Витрувий пишет об особого рода пыли, добываемой в окрестностях Везувия. По его словам, смесь этой пыли с известкой и бутовым камнем отличается особой крепостью, и даже дамбы, сделанные из нее, под действием морской воды не разрушаются, а становятся только прочнее. Упомянутая Витрувием «пыль» – это пуццолан, пылевидная смесь вулканического пепла, пемзы и туфа. Она получила название по итальянскому городу Поццуоли (древние Путеолы), недалеко от Неаполя, но встречается и в других местах, где есть или была активная вулканическая деятельность.
Ученые исследовали керны, полученные со дна римской гавани в Путеолах. Они обнаружили, что морская вода, просачиваясь сквозь поры в древнем цементе, растворяла вулканический пепел, что позволило расти новым минералам: Al-тобермориту и филлипситу, которые увеличивали прочность цементной конструкции. Начало образования Al-тоберморита происходило уже в первое десятилетие нахождения цемента в воде, но на значительное укрепление требовались куда большие сроки.
Исследование опубликовано в журнале American Mineralogist.