Bê tông La Mã có thể giúp giải mã bí ẩn kim tự tháp Ai Cập?

Bí ẩn dai dẳng về cách người Ai Cập cổ đại xây dựng Đại kim tự tháp Giza, với 2,3 triệu khối đá (mỗi khối nặng hàng tấn), đã khiến các nhà nghiên cứu đau đầu suốt nhiều thế kỷ. Giới khảo cổ học cho rằng các kim tự tháp được xây dựng từ những khối đá vôi hoặc đá granite tự nhiên, được cắt gọt và vận chuyển vào đúng vị trí một cách chính xác.

Ảnh: AFP

Một giả thuyết khoa học khác cho rằng những khối đá đó có thể được đúc từ một dạng bê tông sơ khai, tuy nhiên, ý tưởng này từ lâu đã vấp phải một câu hỏi hóc búa là làm thế nào một loại vật liệu nhân tạo như thế có thể tồn tại hơn 4.500 năm, trong khi một số công trình hiện đại lại có thể bị hư hại và xuống cấp chỉ sau vài thập niên?

Giờ đây, một nghiên cứu mới về loại bê tông La Mã có niên đại gần 2.000 năm tuổi có thể mang lại manh mối từ lĩnh vực khoa học vật liệu, đặc biệt là giả thuyết về bê tông này, theo South China Morning Post.

Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Science Advances vào tháng 7 tiết lộ rằng bê tông La Mã cổ đại không chỉ chống lại sự xuống cấp mà còn thực sự trở nên bền chắc hơn qua nhiều thế kỷ nhờ quá trình tự phục hồi.

Cụ thể, một nhóm nghiên cứu do ông Chu Hiểu Hồng từ Đại học Công nghệ Bắc Kinh dẫn đầu, cùng các cộng sự từ Đại học California, Đại học Michigan, Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley và Đại học Illinois Urbana-Champaign, đã phân tích mẫu bê tông được lấy từ một nhà vệ sinh công cộng tại biệt thự Hadrian ở Tivoli (Ý).

Ảnh: AFP

Sử dụng công nghệ hình ảnh độ phân giải cao, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng độ bền đáng kinh ngạc của vật liệu này bắt nguồn từ sự hình thành dần dần của các tinh thể canxit, giúp lấp đầy lỗ rỗng và những vết nứt siêu nhỏ.

Quá trình tự phục hồi này một phần được thúc đẩy bởi hiện tượng cacbonat hóa. Theo đó, các hợp chất giàu canxi trong bê tông phản ứng với độ ẩm và khí carbon dioxide trong khí quyển để tạo thành canxi cacbonat.

Cacbonat hóa thường bị coi là vấn đề ảnh hưởng đến độ bền của bê tông cốt thép hiện đại vì quá trình này làm giảm độ pH của vật liệu, tạo điều kiện dẫn tới tình trạng cốt thép bên trong bị ăn mòn.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng chính quá trình hóa học này lại góp phần vào sự phát triển khoáng vật và làm tăng độ đặc chắc của bê tông không cốt thép thời cổ đại. "Đối với bê tông không cốt thép, cacbonat hóa có thể lại là một điều tích cực", ông Chu nhận định.

Phát hiện mới có thể mở ra những hiểu biết vượt xa phạm vi của thành Rome. Ông Chu đưa ra một giả thuyết có liên kết với Đại kim tự tháp Giza, chỉ ra rằng Ai Cập cổ đại và La Mã có mối liên hệ về công nghệ sâu sắc hơn so với những gì thường được cho là, trong đó có cả việc sử dụng các chất kết dính gốc vôi hoặc tro núi lửa.

Nếu những người thợ xây dựng Ai Cập sử dụng một hỗn hợp giàu canxi có đặc tính giống bê tông, thì quá trình phát triển khoáng chất lâu dài, tương tự như ở bê tông La Mã, có thể đã biến vật liệu vốn dễ tạo ra lúc đầu thành những khối đá cứng chắc mà chúng ta thấy ngày nay.

"Những người xây dựng kim tự tháp có thể đã không có chủ đích đúc ra những khối đá cứng như chúng ta thấy hiện nay, mà thay vào đó, họ có thể đã khám phá ra, thông qua kinh nghiệm thực tế, một loại hỗn hợp có khả năng phát triển theo thời gian", ông Chu nói.

Ông cho rằng một số loại vật liệu xây dựng giàu canxi có thể đã tiếp tục biến đổi sau khi công trình hoàn thành nhờ quá trình cacbonat hóa, lắng đọng khoáng vật và lấp đầy lỗ rỗng, từ đó tạo ra cấu trúc ngày càng chắc hơn qua thời gian dài.

Tuy nhiên, ông Chu nhấn mạnh rằng ông chưa trực tiếp nghiên cứu Đại kim tự tháp Giza và giả thuyết của ông không khẳng định các khối đá xây kim tự tháp được làm từ bê tông hay đá nhân tạo. "Đây chỉ là một giả thuyết hợp lý xét từ góc độ khoa học vật liệu", ông nói.