Orang Rom, jika kita boleh menggunakan analogi itu, merupakan pakar dalam mortar. Genius sebenar dalam kejuruteraan. Berkat kemahiran seni bina mereka yang luar biasa, mereka mencipta rangkaian jalan raya, akueduk, amfiteater, pelabuhan dan jambatan yang luas dengan kepakaran sedemikian rupa sehingga banyak struktur ini masih terselamat sehingga hari ini. Colosseum, sebagai contoh, monumen utama Rom Purba, memulakan pembinaan pada tahun 70 Masihi, siap 10 tahun kemudian, dan ia masih berdiri, sebagai lambang tamadun ini.
Sepanyol juga menawarkan beberapa contoh yang baik: teater Rom Mérida, "putera di antara monumen Mérida," telah dirasmikan pada tahun 16-15 SM dan masih berfungsi sebagai tempat persembahan dan konsert hari ini. Sementara itu, teater Rom Cartagena, yang dibina antara tahun 5 dan 1 SM, mengekalkan sebahagian besar strukturnya dalam keadaan yang sangat baik. Sebaliknya, banyak struktur kejuruteraan moden telah runtuh selepas hanya beberapa dekad.
Selama beberapa dekad, sains telah cuba menjelaskan bagaimana orang Rom berjaya mencipta struktur yang tahan lama seperti itu ribuan tahun yang lalu. Pembinaan ini, dalam beberapa kes, tahan lasak dengan berat yang berton-ton; dalam kes lain, ia dibina di kawasan yang aktif secara seismik dan telah menahan peredaran masa yang berterusan dan aktiviti seismik yang berasal dari kedalaman Bumi.
Kini, sekumpulan penyelidik antarabangsa dari MIT, Universiti Harvard dan pelbagai makmal di Itali dan Switzerland baru sahaja menyelesaikan misteri kekuatan konkrit Rom. Menurut kajian yang baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Science Advances, orang Rom menggunakan strategi pembuatan yang menghasilkan jisim ultra-tahan, yang memberikan binaan mereka kekuatan yang benar-benar mengagumkan hasil daripada proses "penyembuhan diri".
Untuk beberapa ketika, para penyelidik mengesyaki bahawa kunci kepada kekuatan dan ketahanan konkrit Rom terletak pada satu bahan: penggunaan bahan pozzolanik—yang mengandungi silika—seperti abu gunung berapi yang terdapat di wilayah Pozzuoli, utara Naples. Abu ini dihantar ke seluruh Empayar Rom untuk digunakan dalam pembinaan. Malah, ramai arkitek dan ahli sejarah menyifatkannya sebagai bahan utama dalam konkrit.
Tetapi ini bukanlah sesuatu yang baharu. Analisis yang lebih terperinci telah mengesahkan bahawa rahsia konkrit Rom bukan sahaja terletak pada bahan pozzolanik yang terkandung di dalamnya, tetapi juga pada bahan mineral putih yang kecil dan berkilat, hanya beberapa milimeter saiznya, yang dipanggil klas kapur. "Sejak saya mula menyelidik konkrit Rom kuno, saya sentiasa terpesona dengan ciri-cirinya," kata Admir Masic, seorang profesor Kejuruteraan Awam dan Alam Sekitar di MIT dan salah seorang penulis kajian itu. "Kami tidak menemui ciri-ciri ini dalam formulasi konkrit moden. Jadi mengapa ia terdapat dalam bahan-bahan kuno ini?" tambahnya.
Simen dengan "kapasiti penyembuhan diri"
Pembaca mungkin beranggapan bahawa orang Rom mencapai formula ini melalui pencampuran yang cuai. Walau bagaimanapun, sains menolak perkara ini. Kajian baharu ini berpendapat bahawa klas kapur yang dimasukkan oleh orang Rom ke dalam konkrit mereka memberikannya "kapasiti penyembuhan diri" yang luar biasa yang tidak diketahui sebelum ini. Tambahan pula, jauh daripada sekadar nasib, konkrit mereka adalah hasil pengoptimuman selama berabad-abad. "Jika orang Rom berusaha begitu banyak untuk mencipta bahan binaan yang luar biasa, mengikuti resipi terperinci yang telah diperhalusi selama berabad-abad, mengapa mereka berusaha begitu sedikit untuk memastikan penghasilan konkrit yang diadun dengan baik?" tanya Masic.
Sebenarnya, perkara ini lebih rumit. Profesor MIT dan penyelidik lain yang terlibat dalam kajian ini berhasrat untuk menggunakan teknik pemetaan kimia dan pengimejan berskala pelbagai resolusi tinggi untuk menganalisis simen purba ini dengan lebih mendalam. Hasil daripada kaedah ini, mereka memperoleh penemuan baharu berkaitan dengan potensi fungsi klas kapur yang digunakan oleh orang Rom.
Secara tradisinya, kapur yang dimasukkan ke dalam konkrit Rom telah dicampurkan terlebih dahulu dengan air untuk membentuk bahan yang sangat reaktif dan seperti pasta. Walau bagaimanapun, proses ini sahaja tidak dapat menjelaskan kehadiran klas kapur. Oleh itu, dengan mengkaji sampel baharu konkrit purba, mereka menyimpulkan bahawa rangkuman putih mengandungi pelbagai bentuk silika karbonat. "Pemeriksaan spektroskopi memberikan petunjuk bahawa ini telah terbentuk pada suhu yang melampau, seperti yang dijangkakan daripada tindak balas eksotermik yang dihasilkan oleh penggunaan kapur tohor dan bukannya, atau sebagai tambahan kepada, kapur yang dihiris dalam campuran.".
Dalam erti kata lain, pencampuran panas pelbagai bahan konkrit Rom adalah kunci untuk menghasilkan jisim yang sangat tahan lama dan ultra tahan lasak. "Manfaat pencampuran panas ada dua," jelas Masic. "Pertama, pencampuran pada suhu tinggi membolehkan proses kimia yang tidak mungkin berlaku jika hanya kapur yang dihiris digunakan, menghasilkan sebatian yang berkaitan dengan suhu tinggi ini yang tidak akan terbentuk. Kedua, peningkatan suhu ini mengurangkan masa pengawetan dan penetapan dengan ketara, kerana semua tindak balas dipercepatkan, membolehkan pembinaan yang lebih pantas," tegas pakar itu.
Tetapi itu bukan semuanya. Penemuan utama kajian yang diterbitkan hari ini dalam Science Advances menunjukkan bahawa bahan ini mampu menjana semula atau "menyembuhkan diri sendiri." "Semasa proses pencampuran panas, klas kapur menghasilkan seni bina nanopartikel yang rapuh yang menghasilkan sumber kalsium yang mudah retak dan reaktif." Para penyelidik mendapati bahawa sumber kalsium ini memberikan konkrit keupayaan untuk menjana semula apabila ia retak.
"Bahan ini boleh bertindak balas dengan air, menghasilkan larutan kalsium tepu yang boleh mengkristal semula sebagai kalsium karbonat dan cepat mengisi retakan, atau bertindak balas dengan bahan pozzolanik untuk mengukuhkan lagi bahan komposit.".
Menurut saintis, tindak balas ini berlaku secara spontan, secara automatik menyembuhkan retakan sebelum ia merebak ke seluruh struktur. Malah, untuk membuktikan penemuan mereka, para penyelidik mencipta simen dengan cara yang sama seperti yang dilakukan oleh orang Rom: memanaskan, kemudian memecahkannya dan mengalirkan air melalui retakan tersebut. Mereka dapat mengesahkan bahawa, "dalam masa dua minggu," konkrit itu tumbuh semula dan air berhenti meresap ke dalam. Berikutan penemuan ini, pasukan yang diketuai oleh Masic telah mengumumkan bahawa ia sedang berusaha untuk mengkomersialkan konkrit yang diubah suai ini supaya ia boleh digunakan dalam projek pembinaan moden.
