Synchrotron odhaluje záhady betonu antického Říma  
Rentgenová mikrodifrakce na synchrotronu kalifornského zařízení Advanced Light Source (ALS) ukázala rozdíl v mikrostrukturě mezi dnešním portlandským betonem a betonem Římanů.


 

Zvětšit obrázek
Trajánova tržnice vydržela věky. Kredit: Alessio Nastro Siniscalchi, Wikimedia Commons.

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.

 

Zvětšit obrázek
Paulo Monteiro vpravo, na beamline 12.3.2. Kredit: Roy Kaltschmidt, Berkeley Lab.


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.

 

Zvětšit obrázek
Cementárna v Novém Jižním Walesu, Austrálie. Kredit: AYArktos, Wikimedia Commons.


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.


 

Zvětšit obrázek
Je už portlandský cement zralý ukončit kariéru? Kredit: KVDP, Wikimedia Commons.

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.

 

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 17.12.2014 06:51
Tisk článku

Římané 4 - Leopardí meč - Riches Anthony
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 299 Kč
cena: 242 Kč
Římané 4 - Leopardí meč
Riches Anthony

Diskuze:

Objev dávno objeveného.

Vlasta Tomšů,2014-12-18 07:32:01

http://www.geopolymery.eu/zajimave-odkazy/

Odpovědět

Vědu neměli

Bohumír Tichánek,2014-12-17 15:02:02

"K výrobě pojiva betonu z pucolánu přitom stačí mnohem nižší teplota. Pokud bychom našli způsob..."

Přitom římský starověk neměl vědu?!

Odpovědět


To byste se divil!

Jiří Novák,2014-12-17 15:39:47

Římský starověk vládl neuvěřitelně pokročilou vědou, kterou dohnala křesťanská Evropa až někdy v 17. století. A to víceméně jen díky tomu, že se v arabském světě dochovaly překlady antických spisů.
Řada spisů technického zaměření (Vitruvius, Ctesibius,...) se dá najít i na internetu. Nebo jestli chcete shrnutí v poutavé populární formě, doporučuji seriál Starověké objevy. http://www.csfd.cz/film/251417-staroveke-objevy/

Odpovědět


Ach to čtení

Michal Kára,2014-12-17 15:48:21

No, celé to zní "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."

Já to chápu tak, že není problém udělat beton s pucolánem, ale že jeho málo na nějakou hromadnější výrobu - museli bychom ho nahradit něčím, co se chová podobně, ale je šířeji dostupné. Jinak pochybuji, že staří Římané zkoumali jestli v betonu vznikají navázané hydráty nebo ne - prostě to zkusili a fungovalo to.

Odpovědět


Jan Macháčekx,2014-12-17 19:24:23

Jiří Novák: dochovany diky arabskemu svetu? to je velmi casto uvadeny omyl. Ne diky jemu, ale i navdory jemu byly dochovane..

Odpovědět


.

Jiří Novák,2014-12-17 20:03:00

Jan Macháček: Tak jinak - díky arabským učencům navzdory arabským náboženským fanatikům. Lepší?

Jinak v dějinách arabské vědy se moc nevyznám, takže můžete přispět svými postřehy. Mě hlavně nadzvedla ta poznámka že "římský starověk" neměl vědu. Mám to období rád a vím že byli v podstatě těsně před průmyslovou revolucí.

Odpovědět


beton, filosofie

Bohumír Tichánek,2014-12-18 12:01:18

Moje vykřiknutá otázka „římský starověk neměl vědu?!“ směřovala spíš obvyklému podivování, že naše současnost nepoužívá - nemá beton, který by přetrvával staletí. Alespoň tak se občas psávalo v populárně naučných článcích. (I když znám bazén, který postavený ve 20. letech, má beton jak nový. V nejmenším se nedrolí.)
Pokud byl římský starověk těsně před průmyslovou revolucí, pak mu tedy scházela příslušná filosofie, jež by ho vedla dál, po stránce lidských vztahů. Namísto jejího převzetí byla ukřižována, k všeobecné škodě.

Odpovědět


Re: beton, filosofie

Pavel Hudecek,2014-12-20 15:37:45

S římskou vědou a technikou s to má tak:
1. Tam došlo k záseku ve stavu "před průmyslovou revolucí", protože případné technické objevy neměly šanci na praktické využití. Pro římského občana bylo podřadné se zabývat prací. Hrátky se zařízením, které se hnáno párou točí ale nic nedělá, to je dobrá věc zvyšující prestiž filozofa, ale když by to něco dělat mělo, to by byla pomoc podřadným otrokům. Jedinou šanci mohly mít objevy s přímým vojenským využitím. Nejvyšší prestiže totiž Říman dosáhl při dobývání nových území.
2. Polyteistické náboženství. To je pro vědu velký problém. V jeho základech jsou totiž zabudovány základy fungování světa a kdo se v nich začne šťourat, brzy se octne v minovém poli, kde každý neopatrný krok je rouhání.
3. Římské číslice. S těmi se prostě nedá normálně počítat a tedy ani dělat pořádná věda. Podobně značení mocnin: Když se místo čísel pojmenují a značí čtverečkem a kostičkou, těžko je někdo zobecní a už vůbec asi nevymyslí logaritmus.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni