Công nghệ xây dựng của người La Mã cổ đại: Tòa nhà chống động đất, xi măng thọ 2.000 năm

Người La Mã cổ đại đã tạo dựng nền văn minh có ảnh hưởng nhất châu Âu, nổi bật trong đó là nghệ thuật và kiến trúc. Một nghiên cứu gần đây cho thấy người La Mã có thể đã sử dụng công nghệ siêu vật liệu để xây các tòa nhà quan trọng, giúp chúng an toàn trước những cơn động đất.

Ngôi đền La Mã Maison Carrée nổi tiếng, được xây dựng từ thế kỷ thứ 1. Có thể người La Mã đã sử dụng công nghệ siêu vật liệu để xây dựng các tòa nhà quan trọng, giúp chúng an toàn nếu có động đất xảy ra. (Ảnh qua MSN.com)
Ngôi đền La Mã Maison Carrée nổi tiếng, được xây dựng từ thế kỷ thứ 1. Có thể người La Mã đã sử dụng công nghệ siêu vật liệu để xây dựng các tòa nhà quan trọng, giúp chúng an toàn nếu có động đất xảy ra. (Ảnh qua MSN.com)

Những công trình chống động đất

Siêu vật liệu là gì? Đó là những cấu trúc nhân tạo, bao gồm các mảng cộng hưởng điều khiển sóng điện từ hoặc âm thanh theo những cách không thường thấy trong tự nhiên. Một chương trình khung toán học gọi là quang học chuyển đổi đã được phát triển để thiết kế ra các thiết bị mới làm từ siêu vật liệu – bao gồm áo choàng tàng hình có thể chuyển hướng các vật thể vi sóng tròn.

Theo lịch sử hiện tại, năm 2000, con người lần đầu tiên tổng hợp được siêu vật liệu trong phòng thí nghiệm. Vật liệu dẫn điện như đồng và vàng đã được sử dụng trong các mô hình cụ thể. Chúng tham gia vào quá trình sắp xếp trong các cấu trúc mạng tinh thể nhiều lớp.

Trong xây dựng, các kỹ sư cũng có thể thiết kế các công trình có cấu trúc giống như các siêu vật liệu. Họ có thể mạng lưới các vật thể rắn trong tòa nhà hoặc các lỗ hổng bao quanh để chuyển hướng sóng địa chấn tiếp cận công trình.

Ở thời hiện đại, siêu vật liệu được tổng hợp lần đầu tiên trong phòng thí nghiệm vào năm 2000 bằng cách sắp xếp các vật liệu dẫn điện như đồng và vàng theo các mô hình cụ thể. (Ảnh: Ảnh chụp màn hình / YouTube
Ở thời hiện đại, siêu vật liệu được tổng hợp lần đầu tiên trong phòng thí nghiệm vào năm 2000 bằng cách sắp xếp các vật liệu dẫn điện như đồng và vàng theo các mô hình cụ thể. (Ảnh: Ảnh chụp màn hình / YouTube)

Năm 2012, một nhóm các nhà nghiên cứu đã đào một mảng lỗ khoan 2 chiều trong đất ở độ sâu khoảng 5m. Họ tạo ra sóng âm ở gần đó, khi sóng tiếp cận hai hàng lỗ đầu tiên, phần lớn năng lượng của sóng âm bị phản xạ trở lại. Người ta cũng phát hiện ra rằng một số di tích La Mã cũng có mô hình cấu trúc tương tự. Các mô hình cấu trúc này có thể giúp các công trình cổ đại chống động đất.

Greg Gbur, nhà vật lý tại Đại học Bắc Carolina ở Charlotte, chia sẻ với trang Ars Technica: “Tôi nghĩ rằng những người xây dựng các công trình này trong thời đại đó đã cố tình thiết kế sao cho các tòa nhà có khả năng chống động đất, hoặc thậm chí theo thời gian, có lẽ họ đã vô thức phát triển các thiết kế để làm cho chúng chắc chắn hơn, và thời gian để đạt được sự an toàn đó dường như rất ngắn. Tuy nhiên, tôi cũng nghĩ rằng, có thể đã xảy ra một dạng ‘chọn lọc tự nhiên’. Các siêu đô thị được xây dựng bằng kỹ thuật [tốt hơn] vô tình tránh được động đất và có lẽ đã tồn tại lâu hơn các đô thị khác. Do đó, ngày nay chúng ta có cơ hội được chiêm ngưỡng tàn tích của chúng”.

Được xây dựng từ năm 100 đến 110 sau Công nguyên, Trajan’s Market, xây dựng từ năm 100-110 SCN, được cho là trung tâm mua sắm được bảo hiểm đầu tiên trong lịch sử. Hiện nơi này là khu vực hợp khảo cổ. (Hình ảnh qua pixabay / CC0 1.0)
Trajan’s Market, xây dựng từ năm 100-110 SCN, được cho là trung tâm mua sắm được bảo hiểm đầu tiên trong lịch sử. Hiện nơi này là khu vực hợp khảo cổ. (Hình ảnh qua pixabay / CC0 1.0)

Kỹ thuật xây dựng của người La Mã cổ đại

Kỹ thuật xây dựng của người dân thành Rome là một trong những lý do biến thành phố này trở thành khu vực tiên tiến nhất ở châu Âu thời cổ đại. Bê tông được sử dụng ở Rome cũng rất đặc biệt.

Người ta dự kiến các công trình được làm từ bê tông hiện nay ​​sẽ chỉ tồn tại được khoảng 100-200 năm. Tuy nhiên, các công trình La Mã được xây dựng bằng bê tông vẫn duy trì được cấu trúc toàn vẹn sau cả 2.000 năm. Sở dĩ các công trình trên bền bỉ như vậy là vì người La Mã cổ đại đã sử dụng một phương pháp chế tạo bê tông rất khác biệt.

Theo Ancient Origins: “Bê tông La Mã có một số tính chất khác với bê tông hiện đại. Đầu tiên là loại keo liên kết các thành phần bê tông với nhau. Bê tông La Mã tạo ra một hợp chất khác biệt đáng kể so với xi măng Portland hiện đại (loại xi măng phổ biến nhất hiện nay). Đó là một chất kết dính cực kỳ ổn định. Khác biệt thứ hai liên quan đến các sản phẩm thủy hóa trong bê tông – bê tông nước biển cổ đại có cấu trúc tinh thể lý tưởng của hợp chất hóa học tobermorite, có độ cứng và độ bền cao hơn so với loại bê tông tương tự ở thời hiện đại”.

Bê tông La Mã cổ đại chứa tobermorite, có cấu trúc tinh thể lý tưởng. (Ảnh: Robert M. Lavinsky qua wikimedia CC BY-SA 3.0)
Bê tông La Mã cổ đại chứa tobermorite, có cấu trúc tinh thể lý tưởng. (Ảnh: Robert M. Lavinsky qua wikimedia CC BY-SA 3.0)

Một kỳ công khác trong lĩnh vực xây dựng của người La Mã cổ đại cũng còn tồn tại đến này là mạng lưới đường bộ rộng lớn. Họ xây dựng khoảng 240.000 dặm đường (hơn 386.000km), trải dài từ Vương quốc Anh đến Ma-rốc.

Đường La Mã gồm 3 lớp: lớp nền ở dưới cùng, lớp giữa, và lớp phủ bề mặt. Lớp nền thường bao gồm đá hay đất, ngoài ra còn có thể dùng sỏi thô, gạch vỡ, vật liệu đất sét, thậm chí là làm bằng gỗ nếu con đường xây trên vùng đầm lầy.

Lớp tiếp theo thường làm bằng vật liệu mềm hơn, như cát hay sỏi mịn. Nó có thể bao gồm nhiều lớp liên tiếp nhau. Cuối cùng, lớp bề mặt được phủ sỏi, đôi khi còn được trộn với vôi.

Đường xá được xây dựng từ thời La Mã cổ đại so sánh với đường xá hiện đại. (Ảnh qua Trí Thức VN)
Đường xá được xây dựng từ thời La Mã cổ đại so sánh với đường xá hiện đại. (Ảnh qua Trí Thức VN)

Bảo San (Theo Vision Times)