Dlouhověkost starořímských staveb spočívá ve specifickém způsobu výroby betonu a malty. Ukázal to výzkum vědců z Massachusettského technického institutu (MIT), Harvardovy univerzity a výzkumných středisek v Itálii a Švýcarsku, napsal deník Le Monde. Díky analýze starořímských stavebních materiálů vědci dospěli k názoru, že klíčovým prvkem odolnosti staveb vůči zubu času je používání nehašeného vápna. Díky tomu malta a beton získávají »samozacelující vlastnosti«.
Starořímské stavby podle autorů studie vykazují velmi dobrou odolnost vůči opotřebení. Ukazují to stavby jako římský chrám Pantheon, který má největší nevyztuženou betonovou kopuli na světě a byl vysvěcen v roce 128 n. l. a je stále neporušený a některé starořímské akvadukty dodnes zásobují Řím vodou. To je podle autorů v kontrastu s »portlandským« cementem, jehož používání převažuje v současnosti a u kterého je uváděna životnost 100 let.
Dlouhou dobu přisuzovali vědci dobré vlastnosti starořímských staveb tomu, že při výrobě betonu a malty se v antickém Římě používal pucolán tj. jemný písečný sopečný, který má své jedinečné vlastnosti. Dnes je to nejčastěji písek.
To však podle autorů není úplné vysvětlení. Při analýze starořímských malt a betonů si všimli, že obsahují velké částice vápence, takzvané klasty. Předchozí studie to přisuzovaly nekvalitní technologii míchání. »Názor, že přítomnost těchto vápenných klastů je jednoduše vysvětlitelná nízkou kvalitou kontroly, mě vždy štvala,« uvedl jeden z autorů studie Admir Masic z MIT.
Aby to výzkumný tým dokázal, vyvinul nové spektroskopické a zobrazovací techniky s vysokým rozlišením. Zjistili, že římští zedníci nepřidávali do cementu hašené vápno, jak se tradičně dělalo, ale suché pálené vápno. Suché pálené vápno je známé svou silnou exotermickou reakcí při styku s vodou. Spektroskopické zkoumání ukázalo, že klasty vznikly při extrémních teplotách.
»Klíčem k trvanlivosti je míchání a následná chemická reakce při vysoké teplotě. Při zahřátí betonu na vysokou teplotu dochází k chemickým reakcím, které u hydratovaného vápna nejsou možné, a vznikají sloučeniny, které by jinak nevznikly. Zvýšená teplota výrazně zkracuje dobu vytvrzování a tuhnutí, protože všechny reakce jsou urychleny, což umožňuje mnohem rychlejší výstavbu. Během míchání při vysoké teplotě se navíc ve vápenných klastrech vytvoří nanočástice, které vytvářejí reaktivní vápník, díky němuž se beton ‚sám zacelí‘«, vysvětlili vědci z MIT.
To vědci ověřili i při experimentu v laboratoři. Do betonu vyrobeného starořímskou i současnou metodou udělali malou puklinu, do které pak nalili vodu. Po dvou týdnech beton vyrobený starořímskou metodou dokázal mezeru zacelit, což se však nestalo u betonu vyrobeného moderní metodou.
»Jakmile se v starořímském betonu začnou tvořit drobné trhlinky, materiál může reagovat s vodou a vytvářet nasycený roztok vápníku, který může rekrystalizovat jako uhličitan vápenatý a mikrotrhliny rychle utěsnit,« upřesnila další autorka studie Linda Seymourová.
Na základě těchto úspěšných testů tým pracuje na komercializaci tohoto modifikovaného cementového materiálu.
»Je vzrušující přemýšlet o tom, jak by tyto odolnější receptury betonu mohly rozšířit nejen životnost těchto materiálů, ale také jak by to mohlo zlepšit odolnost 3D tištěných betonových receptur,« dodal Masic.
Výzkumný tým MIT doufá, že díky prodloužení funkční životnosti a vývoji lehčích betonových forem by toto úsilí mohlo pomoci snížit dopad výroby cementu na životní prostředí, který v současnosti představuje asi 8 procent celosvětových emisí skleníkových plynů. Spolu s dalšími nově vyvíjenými formami betonu, jako je beton, který může pohlcovat oxid uhličitý ze vzduchu, což je další výzkumný cíl těchto vědců, by tato zlepšení mohla pomoci snížit globální dopad výroby současného betonu na klima.
(mac, čtk)
FOTO – Massachusetts Institute of Technology, wikimedia/CC BY-SA 4.0/ Chabe01 a Alvesgaspar
Diskuze je uzavřena.