Dalil Ilmiah di Balik Bangunan Romawi Kuno yang Bertahan hingga Ribuan Tahun

Nationalgeographic.co.id—Sudah menjadi rahasia umum bahwa bangunan dan jalan yang dibangun oleh bangsa Romawi kuno terkenal kuat dan tahan lama meski usianya telah mencapai ribuan tahun.

Hingga kini, bangunan dan jalan yang mereka bangun masih berdiri dengan megah dan menjadi daya tarik bagi banyak orang.

Rahasia dari kokohnya bangunan dan jalan yang mereka bangun tentu tak luput dari ilmu sains yang mereka terapkan dalam material bangunan yang mereka gunakan dalam pembangunan.

Seperti diketahui, bangsa Romawi kuno turut memelopori kemajuan di banyak bidang sains dan teknologi. Mereka membangun alat dan metode yang pada akhirnya membentuk cara dunia melakukan hal-hal tertentu.

Bangsa Romawi adalah insinyur yang sangat mahir. Mereka memahami hukum fisika dengan cukup baik untuk mengembangkan saluran air dan cara yang lebih baik untuk membantu aliran air. Mereka memanfaatkan air sebagai energi untuk menyalakan tambang dan pabrik.

Mereka juga membangun jaringan jalan yang luas, sebuah pencapaian besar saat itu. 

Lantas, apa penjelasan ilmiah di balik kokohnya bangunan dan jalan yang mereka bangun hingga tetap kokoh setelah ribuan tahun kemudian?

Pantheon adalah salah satu dari bangunan yang mereka bangun dan hingga usianya yang hampir 2.000 tahun, bangunan tersebut masih utuh dan bahkan memegang rekor kubah beton tak bertulang terbesar di dunia.

Sifat-sifat beton ini secara umum dikaitkan dengan bahan-bahannya, yakni pozzolana, campuran abu vulkanik dan kapur.

Bila dicampurkan dengan air, kedua bahan tersebut dapat bereaksi menghasilkan beton yang kuat.

Lebih lanjut, pada tahun 2023, tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Massachusetts Institute of Technology (MIT) menemukan bahwa teknik yang digunakan untuk mencampur bahan-bahan tersebut rupanya juga berbeda.

Baca Juga: Mengapa Lalat Suka Manusia? Sains Bongkar Hal yang Diincarnya dari Kita

Dilansir Science Alert, bukti-bukti kemudian menunjukkan bahwa ada bongkahan kapur kecil berwarna putih yang dapat ditemukan di dalam beton yang tampaknya tercampur dengan baik.

Sebelumnya, bongkahan kapur tersebut dianggap sebagai akibat dari percampuran yang buruk terhadap material bangunan.

Namun, kemudian ilmuwan material Admir Masic dari MIT menganggap bahwa gagasan tersebut tidak masuk akal.

Dia mengatakan bahwa tidak mungkin orang Romawi yang telah mempelajari material bangunan selama berabad-abad berujung tidak mencampurkan produk akhir dengan baik di saat membangun.

Menurutnya, pasti ada alasan di balik cerita tersebut.

Masic dan tim, yang dipimpin oleh insinyur sipil MIT Linda Seymour, kemudian mempelajari sampel beton Romawi berusia 2.000 tahun dari situs arkeologi Privernum di Italia.

Sampel-sampel tersebut kemudian diperiksa dengan mikroskop elektron pemindaian area luas, spektroskopi sinar-X dispersif energi, difraksi sinar-X serbuk, dan pencitraan Raman confocal untuk memperoleh pemahaman lebih baik mengenai gumpalan kapur.

Pemahaman standar tentang beton pozolan adalah bahwa beton ini menggunakan kapur mati.

Pertama, batu kapur dipanaskan pada suhu tinggi untuk menghasilkan bubuk kaustik yang sangat reaktif yang disebut kapur tohor, atau kalsium oksida.

Mencampur kapur tohor dengan air menghasilkan kapur mati, atau kalsium hidroksida: campuran yang sedikit kurang reaktif dan kurang kaustik.

Menurut teori, kapur mati inilah yang dicampurkan orang Romawi kuno dengan pozzolana.

Baca Juga: Mengapa para Gadis Remaja Kehilangan Minat pada Sains dan Teknologi?

Berdasarkan analisis tim, gumpalan kapur dalam sampel mereka tidak sesuai dengan metode ini.

Sebaliknya, beton Romawi mungkin dibuat dengan mencampur kapur tohor secara langsung dengan pozzolana dan air pada suhu yang sangat tinggi, baik tunggal maupun sebagai tambahan kapur padam, suatu proses yang disebut tim sebagai 'pencampuran panas' yang menghasilkan gumpalan kapur.

Masic mengatakan bahwa manfaat pencampuran panas ada dua.

Pertama, ketika beton secara keseluruhan dipanaskan hingga suhu tinggi, hal itu memungkinkan terjadinya reaksi kimia yang tidak mungkin terjadi jika Anda hanya menggunakan kapur mati, menghasilkan senyawa yang terkait dengan suhu tinggi yang tidak akan terbentuk jika tidak dipanaskan.

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

Selain itu, ada manfaat lainnya yakni gumpalan kapur dapat memberikan beton kemampuan perbaikan otomatis yang baik.

Ketika retakan terbentuk di beton, retakan tersebut akan menuju ke gumpalan kapur, yang memiliki luas permukaan lebih tinggi daripada partikel lain di dalam matriks.

Ketika air masuk ke dalam retakan, air akan bereaksi dengan kapur untuk membentuk larutan kaya kalsium yang mengering dan mengeras sebagai kalsium karbonat, yang kemudian dapat merekatkan kembali retakan dan mencegah retakan menyebar lebih jauh.

Hal serupa telah diamati pada beton dari situs lain yang berusia 2.000 tahun, Makam Caecilia Metella, di mana retakan pada beton telah diisi dengan kalsit.

Hal ini juga dapat menjelaskan mengapa beton Romawi dari tembok laut yang dibangun 2.000 tahun lalu tetap utuh selama ribuan tahun meskipun dihantam ombak laut yang terus-menerus.

Tim kemudian menguji temuan mereka dengan membuat beton pozolan dari resep kuno dan modern menggunakan kapur tohor.

Mereka juga membuat beton kontrol tanpa kapur tohor dan melakukan uji retak.

Benar saja, beton kapur tohor yang retak pulih sepenuhnya dalam waktu dua minggu, tetapi beton kontrol tetap retak.