Nesmrtelné stavby: Tajemství římského betonu odhaleno!

V antickém Římě žili stavitelští géniové. Jak jinak by bylo možné vysvětlit, že zatímco dnešní stavby se začnou rozpadat po pár desetiletích, ty jejich stojí dodnes. A takový římský Pantheon, starý zhruba 2000 let, dokonce stále drží rekord pro největší betonovou kopuli…

Staří Římané byli mistry, co se týká stavebnictví a projektování. K jejich možná nejslavnějším počinům patří vznosné akvadukty a tyto stále funkční zázraky se spoléhají na jedinečný stavební materiál, kterým je úžasně odolný beton.

Jeho skvělé vlastnosti byly dlouho připisovány dvěma složkám: pucolánu, což je směs sopečného popela, a vápnu, které mohou po smíchání s vodou svými reakcemi vytvořit beton s neobyčejnými vlastnostmi. Ale nedávno se ukázalo, že je to trochu jinak.

Náročná výroba, odfláknuté finále?

Mezinárodní tým výzkumníků vedený vědci z amerického Massachusetts Institute of Technology (MIT) zjistil novinky o složení betonu i o technikách, používaných k jeho míchání. Už dříve vědci nacházeli drobné kousky vápna v jinak velmi dobře promíchaném starověkém betonu. Jejich přítomnost připisují špatnému postupu.

Možnost, že by nálezy těchto takzvaných vápenných klastů měly souviset s nedostatečnou kontrolou kvality betonu, nedala spát některým vědcům z MIT. „Pokud Římané vynaložili takové úsilí na výrobu vynikajícího stavebního materiálu, proč by si nedali práci se zajištěním kvality konečného produktu?“ položili si řečnickou otázku a pustili se do pečlivého studia vzorků římského betonu z archeologického naleziště Privernum v Itálii.

Nejstarší chemický proces

Podrobili je důkladnému zkoumání řadou technik a jednou z otázek, na kterou se takto snažili získat odpověď, byla povaha použitého vápna. Podle původní teorie používali starověcí Římané hašené vápno k mísení s pucolánem.

Na základě nové analýzy jsou ale výzkumníci přesvědčeni, že dosavadní hypotéza bere za své. Hašené vápno neboli hydroxid vápenatý (Ca(OH)₂) je prvním a nejstarším chemickým procesem, který člověk vymyslel.

Vyrábí se pomocí kalcinace, kdy se vápenec, který obsahuje převážně uhličitan vápenatý (CaCO3) zahřeje na teploty přes 825 °C, při čemž se uvolňuje oxid uhličitý (CO2) a uhličitan se přeměňuje na oxid vápenatý (CaO) – právě ten je vysoce reaktivním žíravým práškem, nazývaným pálené (nehašené) vápno.

Mimochodem, tento proces je reverzibilní, a proto od okamžiku, kdy je vypálené vápno ochlazeno, začíná okolní oxid uhličitý ze vzduchu opět vstřebávat, a po čase se opět změní na původní uhličitan.

Konec jedné teorie

Smícháním s vodou pak vzniká hašené vápno neboli hydroxid vápenatý, který je o něco méně reaktivní. A zatímco se původně soudilo, že právě hašené vápno je jednou z důležitých součástí římského betonu,

…vědci přicházejí s tím, že antičtí stavitelé pravděpodobně míchali s pucolánem a vodou už pálené vápno, nikoliv až hašené, a to za extrémně vysokých teplot. Tento proces by mohl osvětlit výskyt vápenných klastů.

Lepší než moderní beton

Výhody této techniky jsou podle expertů dvojí. Zahřátí betonu na vysokou teplotu umožní chemický proces, který by při použití pouze hašeného vápna nebyl možný. Přitom se vytvoří sloučeniny, jež by se jinak nevytvořily.

A kromě toho tato vysoká teplota výrazně zkracuje dobu vytvrzování a tuhnutí díky urychlení všech reakcí a umožní tak kromě jiných výhod i mnohem rychlejší výstavbu. Další výhodou je fakt, že vápenné hrudky dávají betonu pozoruhodné „samoléčebné“ schopnosti.

Když se v betonu vytvoří trhliny, jde hlavně o místa, kde se nacházejí tyto vápenné klasty. Jakmile se do trhliny dostane voda, reaguje s vápnem za vzniku roztoku, který slepí trhlinu dohromady a zabrání jejímu dalšímu šíření. Tým nyní pracuje na komercializaci tohoto betonu jako ekologičtější varianty moderních betonů.