Překvapivé řešení: Bylo konečně odhaleno tajemství římského betonu?  
Materiáloví vědci možná nalezli svatý grál. Odvrhli staré paradigma, podle něhož tajemství antického betonu spočívá v jemném sopečnému pucolánu a tvrdí, že klíčem je použití páleného, nikoliv hašeného vápna, které vede k míchání betonu za horka. Tím zřejmě vznikne pozorovaná struktura římského betonu i jeho zázračné vlastnosti.
Vlevo lokalita Privernum v Itálii, vpravo 2 cm kus betonu s namapovanými prvky (modrá – křemík, zelená – hliník, červená – vápní). Kredit: A. Masic / MIT.
Vlevo lokalita Privernum v Itálii, vpravo 2 cm kus betonu s namapovanými prvky (modrá – křemík, zelená – hliník, červená – vápník). Kredit: A. Masic / MIT.

Starověcí Římané nebyli velcí myslitelé, vynálezci a vůbec ne lidumilové. Vynikali ale v inženýrství, což dokládá nesčetné množství pozoruhodných staveb, které po nich zůstaly. Stavěli rozsáhlé sítě komunikací, velkolepé přístavy, akvadukty i impozantní budovy rozmanitého účelu. Mnoho z těchto staveb je postaveno z úžasného římského betonu.

 

Je mezi nimi i slavný Pantheon v Římě s největší kupolí světa z nezpevněného betonu postavenou v roce 128 našeho letopočtu, která stále stojí, římské přístavy, které stále omývají vlny Středozemního moře nebo římské akvadukty, z nichž některé stále, tedy po 2 tisících letech, dodávají do Říma vodu. Naproti tomu dnešní betonové stavby jsou v porovnání s nimi jako hrady z písku. Mnoho z nich je pryč po pár desetiletích.

 

Admir Masic. Kredit: MIT.
Admir Masic. Kredit: MIT.

S naším betonem je něco špatně. Když se zhroutila Římská říše, tak ve svých ruinách pohřbila i mnoho tehdejších vědomostí. Zmizelo i tajemství výroby římského betonu. Materiáloví vědci strávili celé kariéry na tom, aby rozluštili jeho tajemství. Uplynuly dlouhá desetiletí, ale záhada vytrvale ultrapevného římského betonu odolávala, jako samotný starověký beton.

 

Mezinárodní tým odborníku, který vedl Admir Masic z amerického institutu MIT, podle všeho objevil zásadní technologický postup, který zřejmě těsně souvisí s ohromujícími mechanickými vlastnostmi římského betonu. Pokud mají pravdu, tak se odborníci až doposud trpce mýlili ve stěžejní záležitosti.

 

Struktura římského betonu. Kredit: Seymour et al. (2023), Science Advances.
Struktura římského betonu. Kredit: Seymour et al. (2023), Science Advances.

Všichni si totiž až doposud mysleli, že klíčem k mysteriózním trvanlivosti římského betonu, která se vysmívá našim často uboze křehkým betonovým konstrukcím, je pucolán, jemný sopečný křemičitý popel, který pocházel z Pozzuoli v Neapolském zálivu. Římané ho dováželi na své stavby po celé říši a tehdejší architekti i historici jej popisovali jako rozhodující přísadu betonu.

 

Masic si již dávno všiml, že antický římský beton obsahuje milimetrové jasně bílé úlomky, vápnité klastické částice (lime clasts). V moderních betonech ale nejsou. Jejich příběh je nádherným příkladem zhoubného vlivu paradigmatu ve vědě. Je to jako mít trvale zavázané oči. Dokud panovalo paradigma pucolánu, vápnité klastické částice nikdo nevnímal. Jakoby neexistovaly. Prakticky všichni je považovali za vedlejší produkt chyb při míchání betonu nebo nekvalitních surovin. Masicův tým ale zjistil, že hrají klíčovou roli v samoopravné schopnosti římského betonu. Také jim přišlo divné, proč by Římané, kteří pečlivě pilovali výrobu betonu, prostě často odflákli její finální fázi.

 

Badatelé se do římského betonu pustili s pokročilými zobrazovacími a analytickými metodami. A nakonec dospěli k překvapivému závěru. Odborníci doposud předpokládali, že když se do římského betonu přidávalo vápno v roli pojiva, bylo nejprve smícháno s vodou, čímž by vzniklo hašené vápno. Jenomže tímto postupem se nevytvářejí pozorované vápnité klastické částice.

 

Masic s kolegy jsou přesvědčeni, že Římané používali pálené vápno. To je velmi reaktivní a při jeho smíchání se zbytkem betonové směsi by probíhala velmi exotermická reakce, která by zahřála směs na vysokou teplotu. Právě při takových teplotách mohou vznikat zmíněné vápnité částice.

 

Právě tohle míchání za horka, „hot mixing“, jak říká Masic, by mělo být tím dlouho hledaným klíčem k tajemství římského betonu. Podle Masice přináší antické míchání za horka dvě zásadní výhody. V betonu vznikají látky a struktury, které by za nižších teplot nevznikly. A zároveň se v betonu velmi urychlí nezbytné reakce, takže lze stavět mnohem rychleji. Své závěry potvrdili v experimentech. Jsme na prahu revoluce ve výrobě betonu?

 

Video: 4 13 22 Build nano Admir Masic


Literatura

MIT News 6. 1. 2023.

Science Advances online 6. 1. 2023.

Datum: 07.01.2023
Tisk článku

Související články:

V čem spočívalo tajemství betonu Římanů?     Autor: Stanislav Mihulka (05.06.2013)
Synchrotron odhaluje záhady betonu antického Říma     Autor: Stanislav Mihulka (17.12.2014)
Podivuhodný beton antického Říma vylepšuje koroze slanou vodou     Autor: Stanislav Mihulka (09.07.2017)
Povrchový nanotmel prodlouží životnost již existujícího betonu     Autor: Stanislav Mihulka (24.02.2022)



Diskuze:

Římský beton

Florian Stanislav,2023-01-07 22:22:42

Pevnost dnešních lepších betonů je vyšší, ale jde o trvanlivost.
Srovnání s dnešním betonem z cementu a štěrku ukazuje, že pevnost římského betonu, která je okolo 40 MPa, je na stejné úrovni hodnot jako u dnešních normálních betonů.

https://www.ceskestavby.cz/clanky/rimsky-beton-v-cem-spociva-tajemstvi-odolneho-vynalezu-rimanu-30312.html
Aktualizováno 10.2.2022
"Tým vědců již dříve analyzoval vzorky betonu z přístavních hrází a nalezl v nich velmi ojedinělý druh minerálu, takzvaný toberomorit hlinitý. A ten lze připravit opravdu jen obtížně. Soudilo se, že musel začít vznikat hned v první fázi smíchání cementu a jeho tvorbu usnadnilo teplo z chemické reakce. Zjistilo se však, že toberomorit se dál rozrůstal strukturou betonu a vytvářel v něm zpevňující mřížku. Navíc vědci v jeho sousedství objevili další minerál, phillipsit.
...
Další tajemství se totiž ukrývalo ve slově voda. Nešlo o běžnou vodu, ale o vodu mořskou. Tato voda reaguje s vulkanickou horninou a vytvoří se tak další minerály, které materiál ještě více zpevňují. Beton pak dokázal odolávat i mořským vlnám. 

Ve skutečnosti je to však ještě složitější. Některý římský beton totiž stále tvrdne. Tajemstvím je další příměs, totiž drť z vulkanických hornin. Američtí vědci na stránkách magazínu American Mineralogist zveřejnili, že mořská voda reaguje v cementu s vulkanickou horninou a vytváří nové minerály, které beton dále zpevňují."
Takže mořská voda neničí, ale zpavňuje.

Odpovědět


Re: Římský beton

Tempo Rary,2023-01-07 23:23:10

https://www.osel.cz/9460-podivuhodny-beton-antickeho-rima-vylepsuje-koroze-slanou-vodou.html

Odpovědět

Neobjevuje se podruhé

Mirek Bautsch,2023-01-07 22:22:38

co už bylo objevené?
https://en.wikipedia.org/wiki/Geopolymer

Odpovědět


Re: Neobjevuje se podruhé

Zicho Trenčiansky,2023-01-09 09:31:31

presne tak, jednym z pojiv geopolymerov je metakaolin, musi byt reaktivovany ... to sa deje pravdepodobne prave tou exotermickou reakciou pri pridani paleneho vapna (teda jeho haseni priamo v zmesy s pucolanom/metakaolinom).

Este potvrdit, ze tento su postavene pyramidy a otvori sa nam novy svet.

Odpovědět

Skvělé

Aleš Procháska,2023-01-07 20:04:20

Jsem rád, že jsem se toho dočkal :-) Ještě bych prosil damascénskou ocel, stavby v Sacsayhuamánu a návod k mechanismu z Antikythéry a budu pokojený úplně :D

Odpovědět


Re: Skvělé

Martin Prokš,2023-01-08 09:04:51

Dobrý den
Tak damascénská ocel je prý rozlousknuta od konce minulého
století. Finta je ve malé příměsi teď nevím jestli wolramu,
nebo vanadu který byl přítomen v rudě z místního dolu.
Nevzpomenu si přesně jak se to jmenuje ta novodobá ocel podle
Toho metalurga - Woodsteel? Woolzsteel? Woozsteel? Nejak tak.
Lze snadni najít na internetu dokumenty popisující jak
Novodobou vyrobu, tak archeology a metalurgy jak porovnavali a
Zkoumali rudu z puvodniho dolu.
Alespoň tak jsem to četl.

Odpovědět


Re: Re: Skvělé

Aleš Procháska,2023-01-08 09:42:32

Dík za navedení, tohle mi nějak ušlo.

Odpovědět


Re: Re: Re: Skvělé

D@1imi1 Hrušk@,2023-01-08 10:03:39

Wootz...

A při rychlém hledání lze najít např. tento článek. Jde více o metalurgickou technologii než o tajemné složení.
https://noblie.eu/cs/what-is-wootz-steel/

Kazdopádně jak už to u historických chladných zbraní bývá, nabalují se na ně legendy, které nemají moc společného s reálnými technickými vlastnostmi. Dnes je tento efekt asi nejvýraznější u samurajských mečů.

Odpovědět


Re: Skvělé

D@1imi1 Hrušk@,2023-01-08 10:25:48

Ten Sacsayhuamán by mě zajímal obzvláště. Ale řekl bych, že ten způsob stavby volili spíš proto, že jim připadal nejméně pracný než ptoto, aby dosáhli zajímavého vzhledu. Takźe ten postup snad nemohl být až tak komplikovaný.

A jen tak mimochodem když už jsme u těchto témat, v tomto století se objevila zajímavá teorie o technologii výstavby velkých pyramid - metoda vnitřní rampy... která by měla být dosud pod povrchem v podobě spirálové dutiny. Viděl jsem o tom zajímavý domument asi před deseti lety a nevím, jestli od té doby na to téma proběhl další výzkum. Před tím byl problém s neochotou egyptských autorit vydat potrebná povolení. Ale nepřímé důkazy jako např. snímky z georadaru nasvědčovaly ve správnost teorie.

Odpovědět


Re: Re: Skvělé

Aleš Procháska,2023-01-08 11:44:36

Mě tam taky trochu zaráží ta neochota autorit vydat povolení na výzkum který byl mohl změnit pohled na původ některých takových staveb. Třeba J. Davidovits usiloval léta o povolení odebrat vzorek, nakonec mu to bolivijské úřady umožnily a on obratem našel "uvnitř kamene" organický materiál, který ukazuje na to, že nejde o kámen, ale druh betonu nebo geopolymeru (DOI:10.1016/j.ceramint.2019.01.024). Tak by mě dost zajímalo, na co se jednou přijde :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Skvělé

Florian Stanislav,2023-01-09 13:34:25

Geopolymery prof Davidovitze viz
http://pardalnet.wz.cz/PDF/29-Egyptske-pyramidy-geopolymery-1-dil.pdf
Stručně řečeno Davidovitz vytvořil mediání senzaci a napsal knihu, jinak nic moc argumenty.
Geoplomymery jsou hodně nepravděpodobné u pyramid. Vápencové kvádry se prokazatelně lámaly jako dnešní práce v lomě, navtráním ( vysekáním) děr a odlomením. Představa, že vápencový kvádr se rozbije palicemi na prach a pak v putýnkách nosí do formy, je absurdní. Zvláště , když geoploymery měly být z 95% z vápence. Nosnost vápencových bloků pyramid je dodtatečná a údajně by kvádry vydržely několikanásobně větší zatížení. Odlehčovací chodby nejsou kvůli problémům s nosností kvádrů.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Skvělé

Aleš Procháska,2023-01-09 15:14:10

To jo, o těch pyramidách je to pěkná hypotéza, ale chybí jakékoliv důkazy, i pro tu údajnou segregaci existuje přirozené vysvětlení. To drcení vápence palicemi je samozřejmě blbost a to myslím platí i pro ten monolit z Tiwanaku, který se ukázal být z geopolymeru. Tam museli mít nějaké naleziště štěrku a prachu, nebo bahna nebo něco takového, z čeho to udělali, podobně jako Římani měli už hotový pucolán. Jaku už tu padlo, muselo to být přiměřeně jednoduché a proveditelné, jinak by se do toho nepouštěli. Každopádně by bylo zajímavé vědět, jak to doopravdy dělali.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Skvělé

Florian Stanislav,2023-01-10 00:38:28

Heslo vznik vápence :" Vědci se domnívají, že vápenec vznikl před více než třemi miliardami let v období prekambria. Uhličitan vápenatý začal vznikat v důsledku nahromadění biologického materiálu v mělkých mořích. K bioakumulaci uhličitanu vápenatého dochází v (nejlépe mořské) vodě při teplotách 25–30 °C. To zahrnuje korály, řasy a mušle."
Jinak řečeno, vápenec je hornina usazená po vrstvách, které v kvádrech zanechaly stopy. Vápencové bahno se dávno za miliardy let slisovalo. To, že vápenec obsahuje organické zbytky neznamená, že to geopolymer.
Heslo Tiwanaku:
Hlavní lomy andezitu, z nichž bylo Tiwanaku postaveno se nacházejí ve vzdálenosti 60 km.
Andezit je magmatická silikátová hornina, takže nevidím souvislosti s vápencovými (údajnými) geopolymery. Udělat bednění na 100 m3 kvádr by nebylo nic jednoduchého ani dnes.

Odpovědět


Re: Skvělé

Waldir Bezejmenný,2023-01-08 11:19:11

Mechanismus z Antikythéry je už též rozluštěn.

Odpovědět


Re: Re: Skvělé

Aleš Procháska,2023-01-08 11:34:30

Jasně, třeba v Nature 2006 je článek Decoding the ancient Greek astronomical calculator
known as the Antikythera Mechanism (doi:10.1038/nature05357), ale pořád není úplně jasné na co se to doopravdy používalo. Nějak se mi nezdá, že by to bylo udělané jen tak pro zajímavost. Dlouho jsem si myslel, že je to kalkulátor pro stanovení zeměpisné délky metodou lunárních vzdáleností (což se hodí při plavbě mimo Středozemní moře), ale prý ne, na to by to nebylo dost přesné. Tak jsem pořád napnutý, jestli na to někdo přijde :-)

Odpovědět

proč pucolán?

Martin Šíra,2023-01-07 18:35:50

Což ale nevysvětluje, proč římani dováželi pucolán na své stavby po celé říši. Proč by to dělali pokud to není klíčové? Možná to je ve videu vysvětlené? (nemůžu zvuk, mimino spí).

Odpovědět


Re: proč pucolán?

Mintaka Earthian,2023-01-07 20:08:05

Sluchátka?

Pucolán není nedůležitý, ale ten chybějící kamínek do mozaiky ležel kousek vedle.

Odpovědět


Re: Re: proč pucolán?

Zicho Trenčiansky,2023-01-08 17:33:43

Tipujem že exotermicka reakcia po pridani nehaseneho vapna reaktivuje pucolan a previaze ho chemicky zo zvyskom zmesy. Reaktivacia metakaolinitov?

Odpovědět

Bravo

Mintaka Earthian,2023-01-07 17:13:16

Skvělá zpráva. Snad se strefili a je to ono.

Doufám, že se dožiji ještě řady objevů, kdy se někdo prokope skrz zažitá dogmata a nalezne "odpověď" na dosah ruky.

Odpovědět

No já jsem kdysi na náš dům aplikoval

Karel Ralský,2023-01-07 15:54:28

venkovní omítku která byla velmi "chudá na cement" protože jsem neměl peníze na koupi více pytlů(půl lopaty 2 kolečka) vápenného hydrátu jsem měl dost(čtyři lopaty na 2 kolečka) a také písku a tak jsem přemýšlel čím cement aspoň částečně nahradit a napadlo mě dát polévkovou lžíci jemně pilovaného hliníku na míchačku(2 kolečka) a čajovou lžíci manganistanu draselného které jsem dal do míchačky a omítka drží na troplovici bez ocelové síťky pouze s vápenným šprycem už nejméně 30let a na opotřebení vůbec nevypadá.Takže potvrzuji že přísady jemného sopečného regolitu který také obsahuje tyto přidané prvky může být dalším i s tím nehašeným vápnem mohou být pravdivé.

Odpovědět


Re: No já jsem kdysi na náš dům aplikoval

Florian Stanislav,2023-01-07 23:55:45

No, nevím. Cement je vynález z roku 1824 a omítalo se staletí a mnohé omítky drží do dnes. Vlastnosti slabého cementu mělo hydraulické vápno, vpodstatě pálené z vápence znečištěného hlínou. Moc cementu tvrdnutí urychluje a může to praskat. Hlinitý písek šetří vápno i cement, ale může v míchačce ukoulet kuličky velikosti ořechu, když zmrznou, tak omítka popraská.
Staré postupy : Míchalo se mazlavé hašené vápno ( ne vápenný hydrát Ca.H20 prášek) za přidání velmi malého mhožství vody motykou v dřevěných trokách z jednoho rohu dál a stále se přihrabával suchý ŘÍČNÍ písek. Hašené vápno nesmělo (moc) zmrznout, bylo ve vápěnných zemních jímkách.
Jinak řečeno, dnešní malta: dává se alepspoň půl lopaty cenetu do kolečka a dost vody, malta nesmí šustět. Cement potřebuje k tuhnutí vodu. Stará malta bez cementu potřebuje k tuhnutí čas a CO2 ze vzduchu.

Odpovědět


Re: Re: No já jsem kdysi na náš dům aplikoval

Florian Stanislav,2023-01-08 10:08:00

Vápenný je hydrát je přesně CaO.H2O a je při skladování poměrně stálý v pytlích.
Ve středověkých několikametrových zdech je údajně neztvrdlá malta, nedostal se k ní CO2.

Odpovědět


Re: No já jsem kdysi na náš dům aplikoval

Josef Hrncirik,2023-01-09 19:31:22

Náhrada nedostatkového cementu v omítce zhruba stejně jemně mletou a stejně šedivou směsí do imitačních výbušek (dočasně oslepujících a ohlušujících dělobuchů) je v netržním stavitelství naprosto zákonitá.
Omítka pak drží jako nastřelená.

Odpovědět


Re: Re: No já jsem kdysi na náš dům aplikoval

D@1imi1 Hrušk@,2023-01-09 19:51:34

:))

Odpovědět


Re: No já jsem kdysi na náš dům aplikoval

Vratislav Zapletal,2023-01-11 17:36:58

Přemýšlel jsem, na co má člověk doma práškový hliník a hypermangán :-). Vždycky jsem si myslel, že na dělobuchy a ejhle, přísada do omítek :-) :-) :-). To je tak, když je člověku to co se v mládí naučil, je na starší kolena na prd :-).

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








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