นักวิทย์ฯ MIT ไขปริศนา 2,000 ปี! พบสูตรลับ ‘คอนกรีตโรมัน’ ที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ ยืนยันหลักฐานจากเหตุการณ์ปอมเปอี

หากคุณเคยสงสัยว่าทำไมวิหารแพนธีออน (Pantheon) หรือท่อส่งน้ำ (Aqueducts) ของอาณาจักรโรมันถึงยังคงตั้งตระหง่านท้าทายกาลเวลามากว่า 2,000 ปี ในขณะที่ถนนคอนกรีตหน้าบ้านเราอาจเริ่มแตกร้าวภายในไม่กี่ปี คำตอบอาจซ่อนอยู่ใน "ก้อนสีขาวเล็กๆ" ที่นักวิทยาศาสตร์เคยมองข้ามไป

Admir Masic นักวิทยาศาสตร์และรองศาสตราจารย์จาก MIT ได้ค้นพบความลับเบื้องหลังความแข็งแกร่งระดับตำนานนี้ และล่าสุดเขาได้ยืนยันทฤษฎีของเขาด้วยหลักฐานเชิงประจักษ์จากไซต์ก่อสร้างโบราณในเมืองปอมเปอี การผสมผสานระหว่างความรู้นางทฤษฎี ประวัติศาสตร์ และหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ ได้กลายเป็นแรงบันดาลใจให้เขาเปิดตัวสตาร์ทอัพเพื่อขายวัสดุก่อสร้างที่ได้รับความนิยมที่สุดในโลก ในเวอร์ชันที่ชาวโรมันสร้างสรรค์ไว้ นั่นคือ "สร้างมาเพื่อให้อยู่คงทนถาวร"

ไขความลับ Hot-Mixing หัวใจของการซ่อมแซมตัวเอง

ย้อนกลับไปในปี 2023 Admir Masic และทีมงานได้ตีพิมพ์งานวิจัยที่อธิบายกระบวนการผลิตคอนกรีตโรมัน โดยระบุว่ากุญแจสำคัญคือการนำเศษปูนขาว มาผสมกับเถ้าภูเขาไฟและส่วนผสมแห้งอื่นๆ ก่อน ที่จะเติมน้ำลงไป

เมื่อน้ำถูกเติมลงในส่วนผสมแห้งนี้ ปฏิกิริยาเคมีจะก่อให้เกิดความร้อนสูง หรือที่เรียกว่ากระบวนการ ‘Hot-mixing’ ความร้อนนี้จะช่วยล็อกและรักษาปูนขาวที่มีความไวต่อปฏิกิริยาให้กลายเป็นก้อนเล็กๆ สีขาวคล้ายกรวด หรือที่เรียกว่า Lime clasts

กลไกความอัจฉริยะทำงานเมื่อคอนกรีตเกิดรอยร้าว เมื่อฝนตกหรือมีความชื้นซึมเข้าไปในรอยแตก น้ำจะทำปฏิกิริยากับก้อนปูนขาวเหล่านี้ ให้ละลายออกมาและตกผลึกใหม่เพื่ออุดรอยร้าวนั้นโดยอัตโนมัติ ทำให้คอนกรีตมีคุณสมบัติในการรักษาตัวเอง

เมื่อวิทยาศาสตร์ ท้าทายปรมาจารย์ Vitruvius

อย่างไรก็ตาม การค้นพบของทีม Admir Masic ต้องเผชิญกับความท้าทายครั้งใหญ่ เมื่อสิ่งที่พวกเขาพบดันไปขัดแย้งกับบันทึกของ Vitruvius สถาปนิกและวิศวกรผู้ยิ่งใหญ่แห่งยุคโรมัน ผู้เขียนตำรา De Architectura ในช่วงศตวรรษที่ 1 ก่อนคริสตกาล

ในตำราดังกล่าว Vitruvius ระบุว่าชาวโรมันจะผสมน้ำกับปูนขาวจนได้เนื้อครีม ก่อนจะนำไปผสมกับส่วนผสมอื่นๆ ซึ่งขัดแย้งกับทฤษฎี Hot-mixing ของ Admir Masic

‘ด้วยความเคารพอย่างสูงต่อ Vitruvius มันเป็นเรื่องยากมากที่จะบอกว่าคำอธิบายของเขาอาจไม่ถูกต้อง งานเขียนของ Vitruvius มีบทบาทสำคัญที่กระตุ้นความสนใจของผมในสถาปัตยกรรมโรมัน แต่ผลการวิจัยของเรากลับขัดแย้งกับข้อความทางประวัติศาสตร์ที่สำคัญเหล่านี้’ Admir Masic กล่าว

ปอมเปอี = แคปซูลกาลเวลาที่เผยความจริง

จุดเปลี่ยนสำคัญเกิดขึ้นเมื่อนักโบราณคดีค้นพบไซต์ก่อสร้างที่ยังสร้างไม่เสร็จในเมืองปอมเปอี ซึ่งถูกแช่แข็งไว้ด้วยเถ้าถ่านจากการระเบิดของภูเขาไฟวิสุเวียสในปี ค.ศ. 79 ไซต์นี้เปรียบเสมือน "ห้องแล็บมีชีวิต" ที่เก็บรักษาวัตถุดิบ กองวัสดุ และเครื่องมือต่างๆ ไว้อย่างสมบูรณ์

ทีมวิจัยได้วิเคราะห์ตัวอย่างจากกองวัสดุแห้งที่เตรียมไว้ผสม กำแพงที่กำลังก่อสร้าง และกำแพงที่สร้างเสร็จแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้คือหลักฐานที่ชัดเจนที่สุดว่าชาวโรมันใช้เทคนิค Hot-mixing จริง

ทีมงานพบเศษปูนขาวดิบที่ยังไม่ผ่านการผสมน้ำ ปะปนอยู่กับส่วนผสมแห้งอื่นๆ ในกองวัตถุดิบ ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกที่สำคัญของการเตรียมคอนกรีตแบบร้อน นอกจากนี้ยังพบว่าเถ้าภูเขาไฟที่ใช้ผสม ก็มีปฏิกิริยาทางเคมีกับรูพรุนรอบๆ ช่วยสร้างแร่ธาตุใหม่ที่เสริมความแข็งแกร่งให้กับคอนกรีตยิ่งขึ้นไปอีก

จากห้องแล็บสู่ตลาดโลก

‘วัสดุนี้สามารถรักษาตัวเองได้เป็นพันปี มันไวต่อปฏิกิริยาและมีความพลวัตสูง (Dynamic) มันรอดพ้นจากแผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด ทนทานแม้จมอยู่ใต้ทะเล หรือเผชิญการกัดกร่อนจากธรรมชาติ’ Admir Masic อธิบายถึงศักยภาพที่เหนือชั้น

ด้วยวิสัยทัศน์ที่จะนำภูมิปัญญาโบราณมาแก้ปัญหาโลกยุคใหม่ Admir Masic ได้ก่อตั้งบริษัท DMAT สตาร์ทอัพที่จะนำบทเรียนจากคอนกรีตโรมันมาสร้างคอนกรีตยุคใหม่ที่มีอายุการใช้งานยาวนาน

‘ประเด็นสำคัญคือ คอนกรีตโรมันนั้นทนทาน รักษาตัวเองได้ และเป็นระบบที่มีพลวัต’ Masic ทิ้งท้าย ‘กระบวนการที่รูพรุนในเถ้าภูเขาไฟถูกเติมเต็มด้วยการตกผลึกใหม่ คือกระบวนการในฝันที่เราต้องการถ่ายทอดลงสู่วัสดุสมัยใหม่ เราต้องการวัสดุที่สามารถฟื้นฟูตัวเองได้’

ที่มา: Goodnewsnetwork.org