Sangat Kuat, Beton Romawi Ternyata Bisa Menyembuhkan Sendiri Retakannya

JAKARTA- Beton Romawi kuno adalah daya tarik global. Hebatnya, Pantheon atau kubah beton tanpa tulangan Roma yang dibangun pada tahun 128 M  masih berdiri hingga hari ini. Dan saluran air dari periode yang sama terus membawa air ke Roma. Sederhananya, Beton itu sangat kuat.

Selama beberapa dekade, para peneliti menyebut abu vulkanik dari Pozzuoli, sebuah kota di Naples, Italia menjadi kekuatan unik dalam campuran tersebut. Ahli  lain mengklaim jeruk nipis adalah bahan utama. 

Sebuah tim peneliti dari MIT, Harvard, Italia, dan Swiss yang dipimpin oleh Admir Masic dari MIT, seorang profesor teknik sipil dan lingkungan menawarkan perpektif lain.  Mereka melihat fitur mineral putih cerah berskala milimeter yang dijuluki "klas kapur" yang tertanam di beton sebagai kunci. Temuan tim Masic ini telah diterbitkan dalam jurnal Science Advances Januari 2023 lalu.

Tim menemukan beton Romawi kuno mendapatkan kekuatannya dari sifat penyembuhan diri, yang membantu mengisi retakan saat terbentuk. Tentu, kapur dan abu membantu, tetapi bintang sebenarnya dari pertunjukan ini adalah "pencampuran panas". Ini adalah sebuah proses pembuatan beton yang membentuk kalsium reaktif. 

• Tren Istilah: Apa itu Gaslighting dan Bahayanya untuk Korban?
• Rekomendasi 10 Serial Netflix Terpopuler Sepanjang Masa
• Harga Emas Hari Ini, 06 Feb 2023

Dengan kata lain, bongkahan batu kapur kecil ini dapat bereaksi dengan air pasca-pencampuran untuk mengkristal kembali sebagai kalsium karbonat. Dia kemudian  mengisi retakan saat bereaksi dengan abu untuk kekuatan lebih lanjut. Reaksi berlangsung secara spontan, menyembuhkan sendiri retakan sebelum menyebar.

Masic kepada Popular Mechanics mengatakan dia pindah ke MIT dengan tujuan khusus untuk meneliti beton Romawi kuno. Dia mendirikan laboratorium, dan mempekerjakan siswa yang tertarik dengan topik tersebut. Sebagai seorang ahli kimia dia mengatakan dia tahu ada sesuatu di bawah permukaan ketika bicara soal kekuatan beton Romawi.

“Semakin saya membaca dan mempelajarinya, kapur tidak dipahami dengan baik dalam komponen fundamental ini,” katanya sebagaimana ditulis Popular Mechanics  Sabtu 4 Februari 2023. “Itu diabaikan, dan saya percaya itu diabaikan karena kami fokus pada komponen vulkanik.”

Para ilmuwan umumnya melihat abu sebagai bahan utama karena orang Romawi adalah orang pertama yang menambahkan abu vulkanik ke beton. Ini  menciptakan bahan kimia yang benar-benar baru dalam campuran tersebut yang dikenal sebagai "hidrasi", bukan karbonasi. 

Tapi pertanyaan tetap ada. Penelitian menunjukkan bahwa beton Romawi membentuk fase kristal yang diketahui hanya terbentuk pada suhu tinggi yakni setidaknya 80 derajat Celcius. Masic bertanya-tanya bagaimana bisa akhirnya bisa mencapai suhu seperti itu.

Kemudian sebuah studi baru-baru ini menemukan kalsium aluminat hidrat sebagai bahan pengikat beton Romawi. Ini menciptakan intrik lebih lanjut. 

Kekuatan Kapur

Kalsium berasal dari jeruk nipis. Tetapi masih ada perbedaan. Masic mencatat bahwa beton modern—bila dicampur dengan kapur, komponen vulkanik, dan air—menciptakan campuran yang homogen. Sangat mirip dengan beton gaya Romawi.  Bagaimana cara mencampurnya?

Kata “homogen" mengacu pada campuran dengan penampilan seragam di seluruh bagian, sedangkan campuran "heterogen" memiliki komponen yang dapat Anda bedakan secara visual. Secangkir kopi dengan campuran creamer di dalamnya terasa homogen, karena setiap teguknya sama. Sementara semangkuk sup  ayam sangat beragam. Ini karena Anda bisa melihat mie, sayuran, dan potongan daging yang tersuspensi di dalam adonan.

Tim peneliti memutuskan untuk menyelidiki kapur, bongkahan kecil kapur yang mereka temukan di setiap sampel yang mereka analisis.  Dan kesimpulannya klas kapur bukanlah kesalahan dalam pencampuran, atau pencampuran yang ceroboh, tetapi mereka adalah akar dari cara pencampuran yang sangat spesifik.

• Inti Bumi Berputar Terbalik, Apa Dampaknya?
• 7 Cara Fantastis Penggunaan Baking Soda dan Cuka untuk Pecahkan Masalah Sehari-Hari
• 5 Rekomendasi Buku Pengembangan Diri yang Akan Mengubah Karier Anda

“Sejak saya pertama kali bekerja pada 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?”

Beton Romawi dicampur dalam kiln setinggi 164 kaki dan diameter 26 kaki. Awalnya, kepercayaan adalah bahwa orang Romawi menambahkan air dengan kapur dan bubuk abu vulkanik serta agregat untuk membuat bubur yang disebut "slaking". Itu menciptakan campuran yang terstruktur secara homogen. Namun, keberadaan kapur kapur, termasuk kalsium karbonat, berarti ini bukanlah rahasianya.

 “Alih-alih membuat batu ini bereaksi dengan air untuk membuat bubur,” kata Masic, “Anda menggiling batu ini menjadi potongan-potongan kecil yang sekarang menjadi kalsium oksida, mencampurnya dengan abu vulkanik dan agregat kering, lalu menambahkan air. Di sinilah reaksi kalsium oksida dengan air terjadi, dan seluruh campuran menjadi panas karena reaksi antara kalsium oksida dan air [yang] melepaskan energi, dan menciptakan titik panas hingga 200–250 derajat Celcius.”

“Pencampuran panas” tersebut memperkenalkan serangkaian konsekuensi kimiawi yang tidak ditemukan dalam pencampuran dingin. 

Pencampuran panas memungkinkan klas kapur untuk berkembang. Jadi, ketika retakan kecil mulai terbentuk di dalam beton, klas kapur bereaksi dengan air untuk menciptakan larutan jenuh kalsium yang mengkristal kembali sebagai kalsium karbonat untuk mengisi retakan dengan cepat, atau bereaksi dengan bahan Pozzolanic untuk memperkuat beton. Reaksi terjadi secara otomatis, menyembuhkan retakan sebelum menyebar.