Beton je vlastně stavebním materiálem od těch nejstarší dob, co lidé staví. Vždy se skládá z pojiva a plniva, přičemž po zatuhnutí pojiva vznikne pevný slepenec. V Asýrii používali jako pojivo jíl, v Egyptě zase sádru. Dnes se nejčastěji používá cementový beton, v němž je pojivem cement, plnivem kamenivo – zrnitý materiál do velikosti zrn 125 mm, a pak také voda. Cementový beton je přitom vynálezem republikánského Říma, kde ho používali již zhruba 200 let před naším letopočtem. Římané přidávali do pojiva jemný písečný sopečný popel pucolán, který zajistil jejich betonu skvělé vlastnosti.
Po druhé světové válce vznikaly betonové stavby s předpokládanou životností 50 let. Mnoho z nich ještě stojí a přesluhuje. V dnešní době stavíme z betonu tak, aby stavba vydržela 100 až 120 let. Ani to ale není žádná sláva. Ve Středomoří jsou k vidění přístavní konstrukce Římanů z betonu, které jsou 2 tisíce let vystavené působení vln a chemie mořské vody. Přesto stále stojí. Vše nasvědčuje tomu, že beton Římanů, včetně celé jeho výrobní technologie byl v mnoha ohledech podstatně kvalitnější, než je ten současný. Jak je to vůbec možné?
Po stopě tajemství 2 tisíce let starého betonu se pustil s týmem spolupracovníků Paulo Monteiro z Lawrence Berkeley National Laboratory a také z Kaliforské univerzity v Berkeley.
Římané dělali beton pro podmořské konstrukce tak, že si připravili matlu smísením vápence s pucolánem a touto maltou a sopečným tufem naplnili dřevěné bednění, v němž poté betonové prvky ponořili do mořské vody. Monteiro a spol. využili experimentálních zařízení pracoviště Advanced Light Source v Lawrence Berkeley National Laboratory a spolu s nimi další pracoviště Kalifornské univerzity v Berkeley, saudsko arabské Technické a přírodovědecké univerzity krále Abdalláha a také berlínského zařízení BESSY. S jejich pomocí analyzovali vzorky římského podmořského betonu z antického přístavu Baiae, v zálivu Pozzuoli z oblasti sopky Vesuv. Nakonec odhalili celou řadu zajímavých rozdílů mezi dnešním a antickým podmořským betonem.
V dnešním betonu se po zavodnění spojuje vápník se silikáty a hydráty (C-S-H). V římském betonu s pucolánem je více zastoupený hliník a je v něm méně křemíku. Vzniklé spojení vápníku, hliníku, silikátů a hydrátů (C-A-S-H) je výjimečně stabilním pojivem. Synchrotronová rentgenová spektroskopie ukázala, že právě specifická role hliníku v C-A-S-H je nejspíš klíčem k zázraku římského podmořského betonu.
Další významný objev se týkal hydrosilikátů v betonu. Teoreticky by v dnešním betonu měly vznikat struktury připomínající minerály tobermorit či jennit. Zatím je tam prý ale ještě nikdo neviděl. V římském podmořském betonu ale tobermorit je a Monteiro s kolegy experimentálně potvrdili, že jeho forma s hliníkem (Al-tobermorit) poskytuje betonu velkou pevnost a trvanlivost. Badatelům se podařilo nalézt i další minerály obsažené v antickém betonu a také odhalili detaily jeho výrobního postupu. Římané podle všeho při výrobě cementu užívali mnohem nižší teplotu, tj. 900 stupňů Celsia namísto dnešních 1 450 a oproti nám přitom spotřebovali jenom jednu desetinu cementu.
Římský podmořský beton by teď mohl významně inspirovat naše technologie ve stavebnictví. Pucolánu je po světě spousta a kdo by nechtěl ušetřit materiál a energii potřebné při výrobě cementu? Římané by na nás jistě byli pyšní, vždyť se nám po 2 tisících letech už skoro povedlo je napodobit.
Literatura
Lawrence Berkeley National Laboratory News 4.6. 2013, Wikipedia (Concrete, Pozzolana).
Diskuze:
Proč se chcete všichni stát staviteli pyramid
Jaroslav Santner,2013-06-06 14:54:01
Já moc dobře ty snahy nechápu. Všechny stavby jsou projektovány na určitou dobu životnosti a po čase se musejí nákladně likvidovat. Čím méně kvalitní materiál, tím snazší je likvidace. Výjimku tvoří jen některé stavební materiály, které jsou snadno recyklovatelné. Například plné, kvalitně vypálené cihly nebo opracované žulové kameny. Beton mezi ně rozhodně nepatří. Podle mého názoru pro příští generace byla nejšetrnější ta civilizace, která stavěla výhradně dřevěné stavby. Nezanechala po sobě příliš stop a nezatížila přírodní prostředí. Víme o nich zpravidla tak málo, že se ani nedohadujeme. Nemusíme po nich nic opravovat ani bourat.
Další druh materiálu se hodí
Vojtěch Kocián,2013-06-06 20:29:07
Některé stavby by měly mít životnost v řádu staletí. Třeba přehrady, mosty nebo úložiště jaderného odpadu. Odolnější materiál na stavby, které by měly vydržet, nemůže škodit. Nikdo neříká, že se z toho musí stavět všechno. A i kdyby ano, mezi naším a římským betonem není zas tak velký rozdíl, aby se to při bourání výrazněji projevilo. Ponechat stavbu samovolně rozpadnout uprostřed města nejde, ať už je z jakéhokoliv materiálu. Bourat se musí. Pokud by se mezitím ocitla v divočině, tak betonový skelet přírodě nijak nevadí. Naopak, stane se útočištěm mnoha tvorů. A je tu i čistě archeologické hledisko.
Zkoumali to
Ondřej Almássy,2013-06-06 10:36:00
a vědělo se, že za kvalitou bteonu zřejmě bude složení pucolánu a tufu.
Až teď to však experimentálně dokázali. Jinak napodobovat římský beton se pokoušejí již od "druhého vynálezu cementu"
Nejsem si jistý, ale to že při výrobě měli nižší teplotu, asi neznamená že byl cement kvalitnější, jen ty ostatní složky jim dovolily ho použít míň.
Sopečný popol miesto piesku?
Rudolf Dovičín2,2013-06-05 15:24:17
To majú byť tie zníženia nákladov?
Mne to príde ako zvýšenie níkladov...
Historicke zaznamy
Michal Lichvar,2013-06-05 13:58:15
Ako je mozne, ze ich vieme napodobnit az teraz? To neexistovali historicke zaznamy, ako robili beton? Bola nutna analyza?
My chcete povedat, ze dosial ziadna stavebna firma na svete s tym v ramci znizenia nakladov neprisla?
Doba temna Středověku.
Ondi Vo,2013-06-05 15:04:33
Myslím si, že na vině je všeobecný úpadek kultury, tedy i stavebnictví po rozkladu Římské říše.
Ve středověké Evropě bylo hlavním tématem náboženství a "staré" spisy, neprotkané biblickými průpovídkami, byly buď přímo zničeny a nebo ponechány svému osudu být sežrány myšma.
Cement se potřebuje, pravda a připravuje se i u nás z dostupného materiálu. Jak je to u nás s výskytem a kvalitou vhodného sopečného popele nevím.
Ostatně se v současnosti snaží tzv. experimentální archeologie přijít na kloub zapomenutým procesům a metodám. A to je dobře.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
