Terungkap, Alasan Kokohnya Bangunan Tua Bangsa Romawi Kuno

JawaPos.com - Orang Romawi kuno dikenal sebagai ahli di bidang teknik. Banguan bikinan mereka dikenal sangat kuat. Saat membangun jaringan jalan, saluran air, pelabuhan, dan bangunan besar, saking kuatnya, sisa-sisanya bangunan yang dibangun orang-orang Romawi kuno bisa bertahan sampai saat ini.

Banyak dari struktur ini dibangun dengan beton Pantheon Roma yang terkenal, yang memiliki kubah beton tanpa tulangan terbesar di dunia dan didedikasikan pada tahun 128 Masehi. Masih utuh, dan beberapa saluran air Romawi kuno bahkan masih mengalirkan air ke Roma hingga saat ini.

Misteri mengenai kuatnya bangunan yang dibangun oleh orang Romawi kuno akhirnya terpecahkan. Hal ini setelah para peneliti menghabiskan waktu puluhan tahun mencoba mencari tahu rahasia dari bahan konstruksi kuno yang sangat tahan lama ini. Terutama pada struktur yang bertahan dalam kondisi yang sangat keras, seperti dermaga, selokan, dan tembok laut, atau yang dibangun di lokasi yang aktif secara seismik.

Penelitian ini dilakukan oleh tim dari MIT, Universitas Harvard, dan laboratorium di Italia dan Swiss. Mereka menemukan strategi pembuatan beton kuno yang menggabungkan beberapa fungsi penyembuhan diri utama.

Temuan ini diterbitkan di jurnal Science Advances dalam sebuah makalah oleh profesor teknik sipil dan lingkungan MIT Admir Masic, mantan mahasiswa doktoral Linda Seymour dan empat rekan lainnya.

Selama bertahun-tahun, para peneliti berasumsi bahwa kunci ketahanan beton kuno didasarkan pada satu bahan yakni bahan pozzolan seperti abu vulkanik dari daerah Pozzuoli, di Teluk Napoli. Jenis abu khusus ini bahkan dikirim ke seluruh kekaisaran Romawi yang luas untuk digunakan dalam konstruksi, dan digambarkan sebagai bahan utama beton dalam catatan oleh arsitek dan sejarawan pada saat itu.

Dikutip dari laman resmi MIT, saat diperiksa lebih rinci, sampel kuno ini juga mengandung fitur mineral putih cerah berukuran milimeter yang kecil, khas, yang telah lama dikenal sebagai komponen beton Romawi yang ada di mana-mana.

Bongkahan putih ini, sering disebut sebagai "klas kapur," berasal dari kapur, komponen kunci lain dari campuran beton kuno. "Sejak saya pertama kali bekerja dengan beton Romawi kuno, saya selalu terpesona oleh fitur-fitur ini. Ini tidak ditemukan dalam formulasi beton modern, jadi mengapa mereka hadir dalam bahan kuno ini," kata Masic.

Sebelumnya, bahan ini diragukan hanya sebagai bukti praktik pencampuran yang biasa saja, atau bahan mentah berkualitas rendah, studi baru ini menunjukkan bahwa pecahan kapur kecil ini memberi beton kemampuan penyembuhan diri yang sebelumnya tidak diketahui.

"Gagasan bahwa keberadaan kapur ini hanya dikaitkan dengan kontrol kualitas yang rendah selalu mengganggu saya. Jika orang Romawi berusaha keras untuk membuat bahan konstruksi yang luar biasa, mengikuti semua resep terperinci yang telah dioptimalkan selama berabad-abad, mengapa mereka melakukan begitu sedikit usaha untuk memastikan produksi produk akhir yang tercampur dengan baik?" lanjut Masic terheran dengan temuannya.

Setelah karakterisasi lebih lanjut dari klas kapur ini, menggunakan pencitraan multiskala beresolusi tinggi dan teknik pemetaan kimia yang dilakukan intensif di lab penelitian Masic, para peneliti memperoleh wawasan baru ke dalam fungsi potensial dari klas kapur ini.

Secara historis, telah diasumsikan bahwa ketika kapur dimasukkan ke dalam beton Romawi, pertama kali digabungkan dengan air untuk membentuk bahan seperti pasta yang sangat reaktif, dalam proses yang dikenal sebagai slaking. Tetapi proses ini saja tidak dapat menjelaskan keberadaan klas kapur.

"Mungkinkah orang Romawi benar-benar menggunakan kapur secara langsung dalam bentuknya yang lebih reaktif, yang dikenal sebagai kapur api?" Masic bertanya-tanya.

Mempelajari sampel beton kuno ini, dia dan timnya menentukan bahwa inklusi putih memang terbuat dari berbagai bentuk kalsium karbonat. Dan pemeriksaan spektroskopi memberikan petunjuk bahwa ini telah terbentuk pada suhu ekstrem.

Seperti yang diharapkan dari reaksi eksotermis yang dihasilkan dengan menggunakan kapur bukan, atau sebagai tambahan, kapur mati dalam campuran. Pencampuran panas, tim sekarang menyimpulkan, sebenarnya adalah kunci dari sifat super tahan lama.

Kemudian, dijelaskan Masic, manfaat pencampuran panas ada dua. Pertama, ketika keseluruhan beton dipanaskan hingga suhu tinggi, hal itu memungkinkan kimiawi yang tidak mungkin terjadi jika Anda hanya menggunakan kapur mati, menghasilkan senyawa terkait suhu tinggi yang tidak akan terbentuk jika tidak dicampurkan.

Kedua, peningkatan suhu ini secara signifikan mengurangi waktu pengerasan dan pengerasan karena semua reaksi dipercepat, memungkinkan konstruksi yang jauh lebih cepat.

Selama proses pencampuran panas, klas kapur kemudian mengembangkan arsitektur partikel nano yang rapuh, menciptakan sumber kalsium yang mudah retak dan reaktif, yang, seperti yang diusulkan tim, dapat memberikan fungsi penyembuhan diri yang baik.

Untuk membuktikan bahwa ini memang mekanisme yang bertanggung jawab atas daya tahan beton Romawi, tim menghasilkan sampel beton campuran panas yang menggabungkan formulasi kuno dan modern, dengan sengaja memecahkannya, dan kemudian mengalirkan air melalui retakan tersebut. Benar saja, dalam dua minggu retakan telah sembuh total dan air tidak bisa lagi mengalir.

Melalui perpanjangan umur fungsional dan pengembangan bentuk beton yang lebih ringan, dia berharap upaya ini dapat membantu mengurangi dampak lingkungan dari produksi semen, yang saat ini menyumbang sekitar delapan persen dari emisi gas rumah kaca global.

Seiring dengan formulasi baru lainnya, seperti beton yang benar-benar dapat menyerap karbon dioksida dari udara, fokus penelitian laboratorium Masic lainnya saat ini diharapkan dapat membantu mengurangi dampak beton terhadap iklim global.