Loại vật liệu có một không hai giúp Vạn Lý Trường Thành trường tồn suốt hơn 2.000 năm

Suốt hơn 2000 năm qua, Vạn Lý Trường Thành đã là chứng tích lịch sử biết bao thời đại thăng trầm. Vậy bí mật nào đã giúp bức tường vĩ đại ấy trường tồn mãi với thời gian?

Những viên gạch đầu tiên được đặt lên Vạn Lý Trường Thành là vào thời Xuân Thu – Chiến Quốc (770 – 221 TCN). Đến thời nhà Tần, sau khi thống nhất Trung Hoa, để ngăn chặn người Hung Nô xâm lấn, Tần Thủy Hoàng cho nối lại tường thành cũ của các nước và xây thêm một Trường Thành chạy dọc từ bờ biển phía đông đến vùng sa mạc cực tây. Người ta ước tính rằng, nếu chắp nối tất cả các đoạn của Vạn Lý Trường Thành lại, chiều dài thật sự của nó có thể lên tới 56.000 km với chiều cao cách mặt đất 7m.

Loại vữa gạo nếp có một không hai

Rất nhiều công trình cổ đại của Trung Quốc như cung điện, lăng mộ, bảo tháp, nhìn bề ngoài chỉ như được dựng nên bởi những nguyên liệu bình thường nhất như đất đá, gạch vụn, gỗ, đá vôi… Tuy nhiên trải qua hàng nghìn năm, những công trình này vẫn trường tồn sừng sững, dù có dùng máy xúc máy ủi cũng khó xô đổ.

Các chuyên gia đến từ Đại học Chiết Giang, Trung Quốc đã cố công tìm hiểu bí mật của loại nguyên liệu đặc biệt ấy. Họ phát hiện một đoạn tường thành của Vạn Lý Trường Thành xây dựng thời nhà Minh (cách nay khoảng 600 năm) có chứa một loại vữa đặc biệt, được làm từ gạo nếp trộn với vôi.

Theo các kết quả phân tích, chất amylopectin vốn có rất nhiều trong gạo nếp khi kết hợp với calcium carbonate (vôi) sẽ tạo nên một loại vữa có độ kết dính siêu việt. Loại vữa trộn bột gạo nếp này kết dính những viên gạch chặt đến nỗi ở nhiều chỗ cỏ dại cũng không thể phát triển được dù rất nhiều năm tháng đã trôi qua. Đây chính là thành phần bí mật của loại vữa cơm nếp, tạo nên sức mạnh “huyền thoại” của nó.

Những người phu xây dựng Trung Quốc cổ xưa đã phát triển loại vữa bằng cơm nếp từ 1.500 năm trước. Họ chế tạo nó bằng cách lấy cơm nếp nấu chín giã nhuyễn với một số thành phần vữa cơ bản như vôi tôi, vôi nung ở nhiệt độ cao rồi trộn với nước. Người Trung Quốc cổ đại thường dùng loại vữa đặc biệt này để xây dựng các công trình có quy mô lớn như lăng mộ, bảo tháp, trường thành… Rất nhiều kiến trúc sử dụng loại vật liệu đặc biệt này vẫn tồn tại đến ngày nay trải qua hàng nghìn năm mưa gió, phong hóa và các trận động đất.

Các chuyên gia cho rằng vữa làm bằng cơm gạo nếp chính là sản phẩm xây dựng đầu tiên của thế giới theo kiểu phức hợp (composite) bao gồm cả nguyên liệu hữu cơ và vô cơ. Theo tiến sĩ Trương Băng Kiên, vữa làm bằng cơm gạo nếp là một trong những sáng chế kỹ thuật vĩ đại nhất trong lịch sử, sánh ngang với phát minh về thuốc súng, la bàn hay giấy. Nó vững chắc hơn và chịu nước tốt hơn nhiều những loại vữa trộn bằng cát và đá sỏi thông thường.

Phát hiện này đã khiến các nhà khoa học vô cùng bất ngờ. Để xác thực lại, họ đã chuẩn bị nhiều loại vữa vôi trộn cơm nếp với hàm lượng khác nhau. Cuộc thí nghiệm nhằm kiểm tra khả năng của loại vữa composite so với vữa truyền thống. Tiến sĩ Trương cho biết: “Kết quả kiểm tra cho thấy loại vữa kết hợp cơm nếp có nhiều đặc tính vật lý bền vững, tạo ra sức mạnh cơ cấu tốt hơn. Nó thực sự là sáng chế tuyệt vời của người xưa”.

“Loại vữa kết hợp giữa cơm nếp và vôi thực sự là một chất liệu tuyệt vời, là phép cộng của cả chất hữu cơ và vô cơ. Hơn nữa, chúng tôi phát hiện amylopectin còn hoạt động như một chất ức chế. Nó giúp kiểm soát quá trình phát triển của các tinh thể canxi cacbonat. Từ đó, sản sinh ra cấu trúc vi mô bền vững, giúp cho loại vữa có đặc tính tốt như vậy“. 

Chất kết dính trong lịch sử kiến trúc, xây dựng

Các nhà khảo cổ phát hiện rằng chất kết dính được sử dụng trong các công trình kiến trúc từ trước thời nhà Thương (thế kỷ 17 TCN), chủ yếu là hỗn hợp bùn và cỏ vàng, từ thời nhà Chu mới dần dần dùng vôi để thay thế.

Vào thời Nam Bắc Triều (thế kỷ thứ 5) bắt đầu thịnh hành sử dụng loại bê tông kết hợp 3 nguyên liệu: vôi, đất sét và cát. Người ta trộn chúng với nhau theo tỉ lệ nhất định rồi pha thêm nước. Loại bê tông này có thể sử dụng trực tiếp để xây dựng tường thành, lăng mộ… Công thức này được cải tiến qua nhiều năm và mãi tới thế kỷ 20 vẫn còn được sử dụng.

Trong quá trình không ngừng tìm kiếm các loại vật liệu mới, người cổ đại đã phát hiện ra công hiệu thần kỳ của cơm nếp khi dùng làm nguyên liệu xây dựng. Gạo nếp là lương thực chủ yếu của những vùng phía nam Trung Quốc. Loại gạo này nấu chín thì rất dẻo, dính lại thành khối, sau khi cho vào nước để khô lại trở nên vô cùng cứng chắc.

Chính điều này đã gợi ý cho người cổ đại ý tưởng dùng cơm nếp để làm vữa xây dựng. Cơm nếp sau khi nấu chín sẽ đóng vai trò là chất kết dính đặc biệt. Công nhân sẽ trộn đều cơm nếp chín với bê tông để tạo ra loại vữa “huyền thoại”, còn vững chắc hơn cả bê tông thông thường và lại chống thấm rất tốt.

Từ thời nhà Tống, rất nhiều ngôi tháp cổ, cầu cổ xây dựng bằng loại vật liệu đặc biệt này có thể chịu được động đất 7,5 độ richter. Những bức tường thành cổ ở Nam Kinh, Tây An, Kinh Châu xây từ thời nhà Minh có lịch sử hơn 600 năm đến nay cũng vẫn tồn tại sừng sững hiên ngang.

Sau thời Tống – Nguyên, vữa trộn cơm nếp ngày càng được sử dụng thành thục hơn. Những công trình kiến trúc nổi tiếng lẫy lừng ở Bắc Kinh thời nhà Minh như Cố Cung, Minh Trường Thành, sơn trang nghỉ mát Thừa Đức, Đông Lăng và Tây Lăng (nhà Thanh)… đều sử dụng loại vật liệu đặc biệt này, trải qua ngàn năm vẫn được bảo tồn nguyên vẹn.

Để tối ưu hóa khả năng kết dính, ngoài cơm nếp người ta còn trộn thêm những nguyên liệu khác như lòng trắng trứng và đường đỏ… Sau khi trộn đều, họ đúc thành những viên gạch lớn để xây tường. Độ bền chắc của nó đôi khi còn lớn hơn cả xi măng hiện đại. Tuy nhiên loại vữa gạo nếp vẫn là một trong những loại nguyên liệu thượng đẳng, cao cấp, chỉ hoàng gia mới có thể sử dụng, không được phổ biến rộng rãi như bùn, vôi vữa.

Theo Đại Kỷ Nguyên VN