Podivuhodný beton antického Říma vylepšuje koroze slanou vodou  
Moderní beton je mořským vlnám k smíchu. Šplouchání slané vody ho za pár desetiletí zlikviduje. Beton Římské říše ale vydrží v moři dva tisíce let. Jak je to možné?
Výzkum římského betonu přímo v moři, Kredit: J. P. Oleson.
Výzkum římského betonu přímo v moři, Kredit: J. P. Oleson.

Kolem roku 79 našeho letopočtu Plinius Starší ve svém díle Naturalis Historia popsal, jak betonové konstrukce v římských přístavech čelí neustálým útoků agresivní slané vody. A přesto podle Plinia stojí jako by to byl jednolitý kámen, s nímž vlny nic nezmohou, každý den silnější a silnější.

 

Marie Jackson uprostřed. Kredit: M. Jackson.
Marie Jackson uprostřed. Kredit: M. Jackson.

Zní to jako básnická licence, ale Plinius Starší moc nepřeháněl. Stačí se zajít podívat do některého z antických přístavů Římské říše. Zatímco naše betonové konstrukce v moři odcházejí během pár desetileté, římské stavby stále stojí, už dva tisíce let. Římský beton náleží k těm největším divům, které nám po antické říši zbyly.

 

Potíž je v tom, že když se Řím zhroutil, tak přišla staletí temna a mnoho římských znalostí se v nich nenávratně ztratilo. Týká se to i receptu na římský superbeton, který se neobjevil ani při cíleném pátrání v historických pramenech. Přibližně tušíme, jak to asi Římané dělali, ale to nestačí. Vědci usilovně pracují na tom, aby rekonstruovali prakticky použitelný pracovní postup. Římský beton zkoumal i tým, který vedla Marie Jackson z Univerzity v Utahu. Jejich studii nedávno zveřejnil časopis American Mineralogist. Detailně analyzovali minerály a mikrostruktury v římském betonu, přičemž zjistili, že když tímto betonem prolíná mořská voda, tak v něm rostou nové krystalky a zajišťují betonu ještě větší pevnost, než měl na počátku.

Mikrostruktura římského betonu. Kredit: M. Jackson.
Mikrostruktura římského betonu. Kredit: M. Jackson.

Římané vyráběli beton tak, že nejprve smísili jemný sopečný popel pucolán s páleným, tedy nehašeným vápnem a mořskou vodou. Tím jim vznikla malta, kterou poté smíchali se štěrkem ze sopečných hornin a vytvořili beton. Kombinace sopečného popela, vody a páleného vápna vedla k takzvané pucolánové reakci, při které složitým způsobem reagují oxidy křemíku a hliníku s hydroxidem vápenatým.

 

Vzácné krystalky tobermoritu. Kredit: Rob Lavinski / Wikimedia Commons.
Vzácné krystalky tobermoritu. Kredit: Rob Lavinski / Wikimedia Commons.

 

V dnešním cementovém betonu se oproti tomu používá inertní písek a štěrk, aby tam k podobným chemickým reakcím nedocházelo, protože modernímu betonu škodí. Háček je v tom, že produkty pucolánové reakce velmi závisejí na konkrétních podmínkách reakce i poměru použitých surovin a různých přísad. Nemusí to být složité, ale bez znalosti receptu je nesmírně těžké římský beton napodobit. Pokud bychom to dokázali, tak by byl skvělý do všech přístavních staveb i jinam, kde beton musí čelit podobným podmínkám.


Jacksonová a spol. zkoumali vzorky, které získali vrtáním do původních římských betonových staveb, již po dva tisíce let omývaných vlnami Středozemního moře. Používali k tomu rozmanité metody, včetně mikrodifrakce a mikrofluorescence na zařízení Advanced Light Source v laboratořích Lawrence Berkeley National Laboratory.


Badatelé zjistili, že se v mikrostruktuře římského betonu objevují nárosty minerálů z hlinitého Al-tobermoritu a zeolitu phillipsitu. Jejich původ v římském betonu pro ně ale byl zpočátku záhadou. Nakonec dospěli k tomu, že tyto minerály rostou, když do mikrostruktury betonu proniká mořská voda a rozpouští složky použitého sopečného popela. Postupně narůstající krystaly Al-tobermoritu a phillipsitu přitom díky své struktuře zesilují pevnost betonu. Koroze slanou vodou je obvykle hodně špatná věc. Římskému betonu ale svědčí, jako nic jiného. 

Video:  How seawater strengthens Roman concrete


Literatura
University of Utah 4. 7. 2017, American Mineralogist online 3. 7. 2017.

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 09.07.2017
Tisk článku

Vysokohodnotný betón - Hudoba
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 199 Kč
cena: 199 Kč
Vysokohodnotný betón
Hudoba
Související články:

V čem spočívalo tajemství betonu Římanů?     Autor: Stanislav Mihulka (05.06.2013)
Podivuhodný upsalit objeven omylem … v Uppsale     Autor: Stanislav Mihulka (26.08.2013)
Synchrotron odhaluje záhady betonu antického Říma     Autor: Stanislav Mihulka (17.12.2014)



Diskuze:

Antický Řím

Tomáš Novák,2017-07-11 08:12:41

Předběhl svou dobu o dobrých 15 století, to je obecně známo...římské právo, kvalitní silnice, samospráva, města...

Odpovědět

římský cement

Florian Stanislav,2017-07-10 11:12:50

Římský beton sopečný popel + pálené vápno. Trvanlivý je, ale pevnost asi 1/10 dnešního betonu. Vápno se tedy dostává do prachu popela a reaguje na velké ploše při obyčejné teplotě.
Magma je dlouhodobě v rovnováze se všemi ionty taveniny zemské kůry, tedy i rozpustnými solemi, které jsou třeba v mořské vodě.
Cement se vyrábí z hlíny + vápence (3:1) a asi 1400 °C. Pásmo kalcinační ( CaCO3 se rozkládá na CaO + CO2) je asi 1000 °C. Na pevnině je málo soli ( NaCl), která je hlavní složkou mořské vody. Takže CaO v pásmu slinovacím při výrobě cementu reaguje hlavně s živcem, který se taví asi 1150°C.
Hlinitanový cement k mořské vodě odolný je:
Široká použitelnost hlinitanového cementu GÓRKAL 40 je možná díky jeho speciálním vlastnostem:
krátká doba tuhnutí, rychlý nárůst mechanické pevnosti, odolnost vůči působení síry, mořské vody,
Takže laický názor: římský cement obsahuje víc hlinitanů.

Odpovědět


Re: římský cement

Michal Lichvár,2017-07-10 12:26:58

Alebo aktivovanych hlinitanov (OH- skupiny, na ktore sa mozu viazat ostatne prisady)

V tomto patente http://skpatents.com/4-e3030-sposob-vyroby-vysoko-pevneho-kyselinovzdorneho-betonu.html ako aktivator pouzivaju soli alkaickych kovov. Ale to je aj NaCl :) takze sme sa nikam nedostali.

Jedine zeby to cele nejak zahrievali.

Odpovědět


Re: Re: římský cement

Florian Stanislav,2017-07-11 09:35:28

Patent je na kyselinovzdorný beton, mořská voda je slabě zásaditá.

Odpovědět

.

Antonín Lejsek,2017-07-10 02:10:25

Bohužel co se týká staveb tak se ztratilo mnohem víc informací než jen toto. Připadáme si velmi chytří s našimi znalostmi, ale vlastně ani nevíme, co všechno nevíme.

Odpovědět


Re: .

Michal Lichvár,2017-07-10 10:13:16

Co sa este stratilo?

Odpovědět


Re: Re: .

Jiří Novák,2017-07-10 11:29:19

Nevím, co se ztratilo ze stavebnictví, ale z ostatních oborů asi skoro všechno. Sice to od 15. století opět dáváme do kupy, ale ještě spousta věcí chybí. Jmenoval bych např. ohebné nerozbizné sklo (máme doloženo jen z kronik).

Odpovědět


Re: Re: Re: .

Michal Lichvár,2017-07-10 12:19:26

Mal som na mysli vynalezy a postupy, ktore sa uz nepodarilo obnovit. Mnohe sa znovu vynaslo. Pucolanovy beton podla tohto clanku zatial nie. Aj ked hlinitokremicitany su uz pouzivaju v betonoch (napr.: http://skpatents.com/4-e3030-sposob-vyroby-vysoko-pevneho-kyselinovzdorneho-betonu.html).

Ked tak citam ten patent, myslim ze obdobu rimskeho superbetonu asi uz mame. A predpokladam ze tento patent nebude jediny, nechce sa mi to hladat.

ps: je mozne, ze Maria Jackson z Utahu nepozna aktivatori hlinitokremicitanov?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: .

Alexandr Kostka,2017-07-10 22:12:17

Třeba Damascénská ocel. Máme způsoby jak vyrobit něco co vypadá podobně, ale vlastnisti to nemá stejné. Nevíme jak dělali staří Japonští mistři katany. Neumíme některá středověká skla. Opět, vypadá to skoro stejně, ale vlastnosti jsou odlišné.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: .

Libor Zak,2017-07-11 16:50:50

To jsou pouhé legendy. Jistě nevíme jak se přesně dělala damascénská ocel. Jak se dělaly katany, to se samozřejmě ví, ta znalost nikdy nezanikla a vyrábějí se stejnými postupy dodnes. Mimochodem evropská ocel používaná na výrobu mečů si dá katanu k večeři. Sice se na ní udělá zub, ale při střetu s katanou, meč přežije, ale katana je na dva kusy. Damascénská ocel je dnešními materiály dávno překonaná. Sendvičová struktura se stále používá například v nožířství, hlavně kvůli efektnímu mramorování, ale postupy jsou samozřejmě jiné. Ty skla jsou pravda, ale možností je tolik, tehdy zase neuměli taková skla, jako my dnes. Ano cechovní tajemství měla své nevýhody. To ale platí i pro dnešní dobu, firemní tajemství také nejsou vyvěšena na nástěnce. Jeden malý pád civilizace a naši vnuci budou maximálně na úrovni začátku 20. století, pazourky a kyje jsou trochu přehnané), nějaké znalosti se jistě zachovají, na to je až moc bastlířů.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: .

Karel S.,2017-07-12 22:28:26

Katana má jinou konstrukci než meč, je určená k jinému typu boje a proti jiným zbraním. Japonci nikdy nedošli až do fáze celokroužkové či plátové zbroje jako je tomu v Evropě, nikdy tam nedošlo ke vzniku tak robustních mečů, takže ani kontakt dvou katan nebyl destruktivní a na lehce pancéřovaného/nepancéřovaného člověka to stačí, s katanou se dá bez problémů přetnout prase. Na kataně při kontaktu s Evropským mečem se projevuje její návrh, není prostě dělaná na takovéto střety, je prohnutá. Pokud narážíte na ono slavné video, tak myslím neseká správně, mělo by se k tomu používat 1/3 u špičky. Celkem by bylo zajímavé srovnání jak by si v takovém testu poradily moderní šavle.

Damácénskou ocel by mohlo jít snadno rekonstruovat pokud by byl nějaký historický kousek analyzován.

Mám jisté nepříjemné tušení že zejména schopnost výroby základní elektroniky, vysílače, přijímače, by byla ztracena v momentě kdy dojdeme o poslední zbytky zásob součástek. Buď je třeba obskurní cuproxová technologie, nebo pokročilá schopnost zpracovat wolfram na tenké vlákno. Je totiž třeba alespoň jeden zesilovací prvek, pak už postavíte kde co, jak to bude velké a efektivní je otázka ale jde to. Takže buď by museli být sto dělat tranzistory na bázi cuproxu či ještě obskurnější údajný galenitový nebo by museli být sto vyrobit prvky pro elektronky, tedy by museli vyrábět velmi tenký drát na mřížky a dostatečně odolné vlákno s alespoň jakousi emisní schopností, to celé ještě podpořeno dostatečně vysokým vakuem a schopností vyrábět něco jako FERNICO na průchodky.

Na druhou stranu železa i kdyby nebylo po hodně dlouhou dobu dolů na rudu bude tolik že nebude problém, kilometr dráhy obsahuje dost železa na meče pro statisícovou armádu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: .

Karel S.,2017-07-12 22:00:17

Katany a výroba pravé katany je dobře zapomenutým tajemstvím z velmi prostého důvodu. Japonci měli jenom "blato"ocel, jejich prostupy byly i v porovnání se světem primitivní, nedostatečné a kvalita se měnila, museli si proto dost pomáhat jinými metodami, tedy svařováním jednotlivých typů dohromady, máte tam měkké, tvrdé, křehké kombinované tak aby celý výkovek měl patřičné vlastnosti. Co se neví je jak dělali velké ceremoniální meče, ale to je spíš o tom že se ztratil onen grif.

Damacénská ocel je podobný případ, tam se neví asi přesně jaké rudy v ní byly, mohly tam být příměsi, ale popravdě nikdy jsem o ní neslyšel z jiného důvodu než pro její kresbu.

Odpovědět


Re: Re: .

Ludvík Urban,2017-07-10 11:41:43

Všechna zanikla řemesla a jejich knowhow.
Jako malej si pamatuju knihu, kde si archeologové "zoufali", když zjistili, že na Nové Guineji během jediné generace zanikla kamenná industrie. Koneckonců vznikl celý obor archeologie věnující se tomu, jak se co dělalo.

Kdysi jsme s jednim kamarádem vymýšleli simulaci, co by si takové mezihvězdní osadníci měli naložit do své lodi bez návratu a vyšlo nám - výrobní plány a postupy, dílenské příručky, návody. Žádné paprskomety a bomby. 3D tiskárna vám Fenistil, genciálku, betadin nevyrobí... :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: .

Michal Lichvár,2017-07-10 11:56:29

Chapem, ze priebezne zanikaju remesla, aj v sucasnosti. Napr. modrotlaci sa na Slovensku venuje uz len jeden clovek, aj to je mlady chalan, ktory vzkriesil to, co robil dedo. Cize mnohe musi objavovat nanovo.

Ale ja som mal na mysli nieco vacsieho, vyraznejsie ... nieco, co doteraz nevieme. Ako napr. ten beton. Pripadne ohybne sklo.

A ako to bolo s tou kamennou indrustriou? To zaniklo nedavno, ked Papauncov "civilizovali"? Ci sa bavime o davnej dobe?

Odpovědět


Re: Re: .

Jan Novák9,2017-07-10 13:40:35

Kámen Mudrců :-)))

Odpovědět


Re: Re: .

Milan Krnic,2017-07-10 17:27:45

To je vskutku logická otázka :)

Odpovědět


Re: Re: .

Jakub Beneš,2017-07-12 23:31:34

co třeba řecký oheň

Odpovědět

Již se blížíme.

Milan Krnic,2017-07-09 20:24:57

O římském betonu slýchám už mnoho let, a teď mám konečné pocit, že jsme blízko.
Římané holt měli lepší laboratoře (o cestách na Mars nemluvě) :)

Odpovědět


Re: Již se blížíme.

Alexandr Kostka,2017-07-10 08:06:23

Pokud se někdy potvrdí teorie, že Egypské pyramidy jsou z umělého pískovce, nikoliv přírodního, tak byli i sami Římané jen žabaři.

Odpovědět


Re: Re: Již se blížíme.

Michal Lichvár,2017-07-10 10:16:21

No ja beriem tak, ze z geopolymeru su :) Mna ten Francuz celkom presvedcil.

Inak ono cely problem vyskumu je o tom, ze geopolymerom nerozumie prilis vela ludi.

Odpovědět


Re: Re: Re: Již se blížíme.

Florian Stanislav,2017-07-10 11:10:57

Joseph Davidovits říká, že se bloky pyramid odlévaly z geopolymeru. Zásadní problém je, kde vzít tolik sody ( Na2CO3) nebo potaše ( K2CO3), ta se dá získat z popela, což v Egyptě bude hodně problém.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Již se blížíme.

Jarda Votruba,2017-07-10 11:35:08

v Egyptě jsou minerální jezera, odkud se bral natron a potaš na mumifikaci mrtvých. Asi rok zpět jsem o tom viděl dokument.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Již se blížíme.

Josef Hrncirik,2017-07-10 14:48:37

Už zbývá jen pomlet křemičitý písek či dovézt křemelinu a "beton" péci a chladit pod tlakem v autoklávu.
Případně připravit taveninu vodního skla a vodní sklo komplikovaně rozpouštět a záměs nechat reagovat s mletým kamenivem, nejlépe v autoklávu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Již se blížíme.

Milan Krnic,2017-07-10 17:21:46

A nebo se na tu výrobu vykašlat a za hotové to objednat, vč. přepravy na místo (hlavně rychle, než vyschne řeka, pak by se to prodražilo).

Odpovědět


Re: Re: Re: Již se blížíme.

Antonín Lejsek,2017-07-11 10:54:49

Ono to vlastně není buď anebo. Používalo se odlévání na místě i přeprava bloků z lomu, obě technologie se doplňovaly tak, aby to bylo výhodné, i když je pravda, že odlévání zřejmě výrazně převažovalo. Pyramida je hezká ukázka toho, že je potřeba vědět, aby člověk mohl vidět. Bloky mají například různou velikost a jsou pokládány nepravidelně kvůli vyšší odolnosti proti zemětřesení.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace