Stačí se krátce projít po antickém Římě a hned je jasné, že římský beton měl na dnešní poměry neuvěřitelné kvality. Od stavby Kolosea poblíž Fora Romana uplynulo už skoro dva tisíce let a práci tehdejších betonářů oceňují ročně miliony návštěvníků. Vědci také spolu s ostatními obdivují antické betonové monumenty a kromě toho se snaží objasnit, jak ho Římané vlastně dělali.
Ve snaze rozluštit tohle tajemství užívají mocné nástroje dnešní vědy. Paulo Monteiro z Kalifornské univerzity v Berkeley a jeho spolupracovníci využili služeb rentgenové mikrodifrační experimentální stanice (beamline) s ohybovými magnety 12.3.2 výzkumného zařízení Advanced Light Source (ALS) při Lawrence Berkeley National Laboratory. Na této experimentální stanici studovali materiál stejného složení, jako pojivo v původním římském betonu. Římané přidávali do pojiva jemný sopečný popel pucolán, čímž vznikl unikátní hydraulický cement, který zajistil jejich betonu výtečné vlastnosti. Monteiro a spol. prozkoumali vzorky betonu z Trajánovy tržnice, vybudované v Římě kolem roku 110 našeho letopočtu. Při rentgenových mikrodifrakčních měřeních analyzovali plátky betonu o tloušťce pouhé 0,3 milimetru.
Vědci pozorovali mineralogické změny v pojivu experimentálního betonu během 180 dní a porovnali je se vzorky z Trajánovy tržnice. Dospěli přitom k názoru, že navázané hydráty v krystalické struktuře betonu brání v šíření mikroprasklinek. Dotyčné pojivo odolává šíření prasklin díky krystalizaci destičkovitého stratlingitu, odolného vápenato-hlinito-silikátového minerálu, který zesiluje strukturu pojiva. Hustě vrostlé krystaly stratlingitu nevykazují známky koroze a zajišťují soudržnost celého materiálu v měřítku mikronů. Právě díky nim je beton Římanů tak skvěle odolný chemicky i mechanicky. Vděčí jim za to, že v seismicky neklidné oblasti přetrval dlouhá staletí.
Mikrostruktura pojiva betonu antického Říma se dost liší od dnes nejčastěji používaných pojiv, která jsou založená na portlandském cementu. Ten obsahuje směs oxidů kovů alkalických zemin vápníku a oxidy křemíku a hliníku. Rozdíl v mikrostruktuře je dost znát. V dnešním betonu se praskliny šíří mnohem ochotněji.
Průzkum antického betonu není jen samoúčelným hraním si se synchrotronem nebo snad pouhým holdem antickým technologiím. Mohl by mít doslova globální důsledky. Výroba portlandského cementu je dost náročná, a zároveň se ho ročně spotřebuje ohromující množství 19 miliard tun. Odborníci odhadují, že portlandský cement má na svědomí kolem 7 procent z veškerého uhlíku, který každoročně vypouštíme do atmosféry. K výrobě pojiva betonu z pucolánu přitom stačí mnohem nižší teplota. Pokud bychom našli způsob, jak do betonu ve velkém dostat materiál podobný pucolánu, tak tím při výrobě betonu citelně snížíme množství vypouštěného uhlíku a zároveň podstatně zvýšíme trvanlivost a mechanickou odolnost takového betonu. Vývojáři nových stavebních materiálů mají co vymýšlet.
Video: Trajan"s Market competes for ancient Rome"s tourists. Kredit: AFP News.
Literatura
Berkeley Lab News 15. 12. 2014, PNAS online 15. 12. 2014.
Diskuze:
