Trong số vô số điểm thu hút khách du lịch ở Rome, hầm mộ 2.000 năm tuổi dọc theo Via Appia, được gọi là Lăng mộ của Caecilia Metella, là một trong những nơi an nghỉ ấn tượng nhất trên thế giới.
Các nhà sử học tin rằng đây là nơi thi thể của một phụ nữ quý tộc sống vào thế kỷ thứ nhất sau Công Nguyên. Và các nhà khoa học vật liệu đã cạo các bức tường của lăng mộ để tìm hiểu về loại bê tông cổ đại được sử dụng trong việc xây dựng cấu trúc khổng lồ. Báo cáo nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí của Hiệp hội Gốm sứ Hoa Kỳ vào tháng 10 năm ngoái.
“Việc xây dựng một dự án tiên tiến, mạnh mẽ và trở thành một bước ngoặt trên Via Appia Antica cho thấy rằng [bà Caecilia Metella] đồng tác giả Marie Jackson, nhà địa vật lý tại Đại học Utah, cho biết: “Lớp bê tông dù đã 2.050 năm tuổi nhưng vẫn cho thấy sức mạnh và độ bền của nó”.
Lăng mộ của Caecilia Metella
Giống như xi măng hiện đại, bê tông La Mã cổ đại cũng là một hỗn hợp đơn giản của vữa bán lỏng và cốt liệu *. Chúng ta thường chế tạo xi măng bằng cách cho vào lò nung đá vôi và đất sét (hoặc sa thạch, tro, phấn hoặc sắt), để tạo thành bột mịn. Tuy nhiên, cốt liệu tạo nên bê tông La Mã được tạo thành từ những viên đá và gạch có kích thước bằng nắm tay.
* Cốt liệu là vật liệu rời có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo với thành phần hạt xác định, khi trộn với xi măng và nước sẽ tạo thành bê tông hoặc vữa. Theo kích thước hạt, cốt liệu được chia thành cốt liệu nhỏ và cốt liệu lớn.
Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về sản phẩm, hàng hóa vật liệu xây dựng
Trong chuyên luận Kiến trúc của mình (được soạn thảo vào năm 30 sau Công nguyên), kỹ sư và kiến trúc sư người Hy Lạp Vitruvius đã viết về cách xây dựng các bức tường của lăng mộ để công trình có thể đứng vững trước thử thách của thời gian. Ông cho biết bức tường của nơi yên nghỉ phải dày ít nhất nửa mét, được làm bằng “những khối đá đỏ hình vuông, hoặc gạch, hoặc dung nham nhiều lớp”. Cốt liệu làm từ gạch hoặc đá núi lửa được trộn với vữa có thành phần là đá vôi hoặc mảnh vụn núi lửa (tồn tại dưới dạng mảnh thủy tinh hoặc tinh thể).
Nhà địa vật lý Jackson đã nghiên cứu các đặc tính bất thường của bê tông La Mã trong nhiều năm. Cô và các đồng nghiệp đã phân tích loại vữa được sử dụng trong việc xây dựng Chợ Trajan, được hoàn thành vào khoảng năm 100 sau Công nguyên, và có lẽ là trung tâm mua sắm lâu đời nhất trong lịch sử.
Nhóm nghiên cứu đặc biệt tập trung vào “chất keo” giữ các vật liệu xây dựng lại với nhau: đó là một phức hợp của các hợp chất canxi, nhôm, silicat và hydrat, được tăng cường bởi các tinh thể strätlingite. Phân tích cho thấy các tinh thể strätlingite ngăn chặn sự hình thành các vết nứt trong vữa, có thể biến thành các vết nứt lớn làm hỏng kết cấu.
Vào năm 2017, bà Jackson là đồng tác giả của một nghiên cứu phân tích bê tông cho đê chắn sóng dọc theo bờ biển Ý, một cấu trúc đã tồn tại qua hai thiên niên kỷ trong điều kiện cực kỳ khắc nghiệt của biển mặn. Nước bắn liên tục vào tường chắc chắn sẽ khiến công nghệ bê tông hiện đại sớm sụp đổ, tuy nhiên đê chắn sóng của người La Mã cổ đại dường như đang mạnh lên theo từng đợt sóng.
Những con đê chắn sóng cổ vẫn đứng vững ngay cả khi đối mặt với điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
Bà Jackson và các đồng nghiệp đã khám phá ra công thức bí mật để duy trì tuổi thọ của bức tường: đó là sự kết hợp giữa các tinh thể quý hiếm và một loại khoáng chất xốp. Khi hợp chất tiếp xúc với nước biển, một phản ứng hóa học xảy ra, khiến khoáng chất phillipsite (thường thấy trong tro núi lửa) biến thành tinh thể nhôm tobermorit. Tinh thể bám chắc vào tường đá, ngăn ngừa hình thành các vết nứt.
Với tiền đề nghiên cứu phong phú liên quan đến các công trình cổ đại, hiển nhiên nhà nghiên cứu Jackson vô cùng quan tâm đến Lăng mộ của Caecilia Metella. Vào tháng 6 năm 2006, trong chuyến thăm đầu tiên của bà Jackson đến lăng, bà đã lấy lại các mẫu vữa để phân tích. Theo nhà nghiên cứu, ngày hè nhiệt độ cao nhưng không khí trong lăng lại rất mát và ẩm ướt.
Bên trong Lăng mộ của Caecilia Metella.
Các nhà sử học không biết nhiều về người phụ nữ quý tộc bị bỏ lại trong ngôi mộ cổ, ngoài việc Caecilia Metella là con gái của lãnh sự La Mã Quintus Caecilius Metellus Creticus. Cô kết hôn với Marcus Licinius Crassus, con trai của Marcus Licinius Crassus, một trong ba thủ lĩnh của Bộ ba thứ nhất, cùng với Julius Caesar và Pompey Đại đế.
Rất có thể, đó là con trai của Caecilia Metella, Marcus Licinius Crassus, người đã ra lệnh xây dựng lăng mộ lớn cho mẹ mình; Các dấu vết khảo cổ cho thấy lăng được hoàn thành vào khoảng giữa năm 30 và 10 trước Công nguyên. Có một điều đáng chú ý nữa trong câu chuyện trên: 3 đời ông, cha và cháu đều được đặt tên là Marcus Licinius Crassus có thể khiến các sử gia bối rối.
Tại Cung điện Farneses có một chiếc quan tài bằng đá cẩm thạch được cho là được lấy từ Lăng mộ của Caecilia Metella, tuy nhiên rất có thể nó không chứa thi thể của một phụ nữ quý tộc, vì tuổi của chiếc quan tài bằng đá đã gần xuống. 180-190 sau Công Nguyên. Trong thời gian Caecilia Metella còn sống, việc hỏa táng rất phổ biến, vì vậy rất có thể trong lòng Lăng mộ của Caecilia Metella có một bình tro chứa hài cốt của một người phụ nữ được kính trọng.
Bối cảnh xây dựng rất thú vị, nhưng cấu trúc kiến trúc của lăng khiến nhà nghiên cứu Jackson và các đồng nghiệp của ông thích thú. Lăng nằm trên đỉnh đồi, cấu trúc gồm một mái vòm tròn đặt trên bậc vuông, bên cạnh lăng là một lâu đài được xây dựng từ thế kỷ 14. Bên ngoài lăng có khắc dòng chữ trên đá:
“Caecilia Metella thân mến, con gái của Quintus Creticus [và vợ] của Crassus ”.
Để nghiên cứu kỹ hơn cấu trúc vi mô của vữa xây lăng, bà Jackson đã tranh thủ sự giúp đỡ của các chuyên gia tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley. Sử dụng công nghệ Nguồn sáng tiên tiến (ALS), nhóm Berkeley đã phát hiện ra nhiều loại khoáng chất có trong bê tông. Tia X với chiều rộng của một vi khuẩn đã xuyên qua các mẫu vữa cổ đại, mang lại những dữ liệu khoa học có giá trị.
Lớp dung nham nằm trên các mảnh vụn núi lửa trong lăng mộ.
Họ phát hiện ra rằng vữa của lăng mộ tương tự như vật liệu tạo nên bức tường Trajan Market: các mảnh vụn núi lửa từ vụ phun trào được sử dụng để kết dính những viên gạch lớn với cốt liệu dung nham. Tuy nhiên, những mảnh vụn được sử dụng trong việc xây dựng Lăng mộ của Caecilia Metella chứa nhiều khoáng chất leucid giàu kali. Qua nhiều thế kỷ, nước mưa và nước ngầm đã ngấm vào các bức tường của lăng mộ, hòa tan đá leucit để tạo ra kali. Trong tường bê tông hiện đại, hợp chất này chắc chắn sẽ gây ra các vết nứt, khiến kết cấu tường không ổn định.
Nhưng dường như, Mộ của Caecilia Metella vẫn sừng sững cho đến tận bây giờ. Theo bà Jackson, kali tích tụ trong vữa một lần nữa củng cố liên kết giữa canxi, nhôm, silicat và hydrat có trong tường. Một số phần của bức tường vẫn còn nguyên vẹn sau 2.000 năm, mặc dù một số nơi đã bắt đầu có dấu hiệu nứt nẻ. Trên thực tế, lăng có cấu trúc tương tự như một tinh thể nano.
Hình ảnh chụp cắt lớp bê tông La Mã cổ đại.
“Hóa ra, bề mặt tiếp xúc [giữa cốt liệu và vữa] Giáo sư Admir Masic đến từ MIT cho biết trong bê tông La Mã cổ đại xây dựng Lăng mộ của Caecilia Metella, nó liên tục phát triển nhờ khả năng tái tạo lâu dài. hiệu suất và khả năng chống ăn mòn của vật liệu cổ. “
Càng đào sâu vào những gì tạo nên bê tông La Mã, các nhà khoa học càng tiến gần hơn đến việc tái tạo vật liệu xây dựng huyền thoại, để cải thiện bê tông của thời hiện đại. Bước đột phá có thể làm giảm năng lượng sử dụng trong sản xuất bê tông, đồng thời tăng tuổi thọ của các tòa nhà hiện nay.
“Tập trung vào thiết kế bê tông với bề mặt tiếp xúc [giữa cốt liệu và vữa] Nhà nghiên cứu Masic kết luận: “Tự gia cố sẽ giúp chúng ta cải thiện độ bền của vật liệu xây dựng hiện đại.
Theo ArsTechnica
Tổng hợp: Công Nghệ Chính Nhân
