Římský beton se v mnoha případech ukázal být trvanlivější než jeho moderní ekvivalenty, které se mohou zničit během několika desetiletí. Vědci, kteří se podíleli na nové studii, nyní tvrdí, že odhalili tajemnou složku, jež Římanům umožnila, aby jejich stavební materiál byl odolný a aby mohli stavět důmyslné stavby v náročných místech, jako jsou přístavy, kanály či zemětřesné zóny.

Studijní tým, jehož členy byli vědci ze Spojených států amerických, Itálie a Švýcarska, analyzoval dva tisíce let staré vzorky betonu, které byly odebrány z městské zdi v archeologické lokalitě Privernum ve střední Itálii a které se svým složením podobají ostatním betonům nalezeným v celé Římské říši.

| Video: Youtube

Zjistili, že bílé kousky v betonu, označované jako vápenné klasty, dodávají betonu schopnost zacelovat trhliny, které se v průběhu času vytvořily. Tyto bílé kousky přitom byly dříve přehlíženy jako důkaz nedbalého míchání nebo nekvalitní suroviny. 

„Pro mě bylo opravdu těžké uvěřit, že by starověcí římští inženýři neodvedli dobrou práci, protože při výběru a zpracování materiálů si dávali opravdu záležet,“ řekl autor studie Admir Masic, docent stavebního a environmentálního inženýrství na Massachusettském technologickém institutu. „Učenci si zapisovali přesné recepty a rozšiřovali je po celé Římské říši,“ dodal Masic.

Nový poznatek by mohl přispět k tomu, aby výroba dnešního betonu byla udržitelnější. „Beton umožnil Římanům architektonickou revoluci. Dokázali vytvořit a proměnit města v něco mimořádného a krásného pro život. A tato revoluce v podstatě zcela změnila způsob, jakým lidé žijí,“ vysvětlil Masic. 

Vápenné klasty a trvanlivost betonu

Beton je v podstatě umělý kámen nebo hornina, která vzniká smícháním cementu, pojiva obvykle vyrobeného z vápence, vody, jemného kameniva (písku nebo jemně drcené horniny ) a hrubého kameniva (štěrku nebo drcené horniny).

Římské texty naznačovaly použití hašeného vápna (kdy se vápno před smícháním nejprve smíchá s vodou) jako pojiva. „I proto vědci předpokládali, že se takto skutečně římský beton vyráběl,“ uvedl Masic.

Dalším studiem však odborníci dospěli k závěru, že vápenné klasty vznikly v důsledku použití páleného vápna (oxidu vápenatého) - nejreaktivnější a nejnebezpečnější suché formy vápence - při míchání betonu, nikoliv hašeného vápna. 

Dodatečná analýza betonu ukázala, že vápenné klasty vznikaly při extrémních teplotách, které odpovídají používání páleného vápna. Právě takové míchání za tepla bylo klíčem k trvanlivosti betonu.

„Výhody horkého míchání jsou dvojí,“ uvedl Masic v tiskové zprávě. „Za prvé, když se celkový beton zahřeje na vysoké teploty, umožňuje vznik chemických látek, které nevzniknou, pokud byste použili pouze hašené vápno, a vytváří sloučeniny spojené s vysokými teplotami, které by se jinak nevytvořily. Za druhé, tato zvýšená teplota výrazně zkracuje dobu vytvrzování a tuhnutí, protože se urychlují všechny reakce, což umožňuje mnohem rychlejší výstavbu.“ 

| Video: Youtube

Aby tým zjistil, zda za dlouhověkost římského betonu mohou skutečně vápenné klasty, provedl experiment.

Vyrobili dva vzorky betonu, jeden podle římské receptury a druhý vyrobený podle moderních norem, a záměrně je rozpraskali. Po dvou týdnech betonem vyrobeným podle římské receptury nemohla protéct voda, zatímco kusem betonu vyrobeným bez hašeného vápna prošla bez problémů.

Zjištění naznačují, že klasty vápna se mohou po působení vody rozpouštět v trhlinách a rekrystalizovat, čímž zacelují trhliny vzniklé zvětráváním dříve, než se rozšíří. Podle vědců by tento samoregenerační potenciál mohl otevřít cestu k výrobě trvanlivějšího, a tedy i udržitelnějšího moderního betonu. Takový krok by podle studie snížil uhlíkovou stopu betonu, která představuje až 8 % globálních emisí skleníkových plynů.

Vědci se dlouhá léta domnívali, že římský beton je tak pevný díky sopečnému popelu z oblasti Pozzuoli u Neapolského zálivu. Tento druh popela byl převážen po celé rozlehlé římské říši, aby se použil ve stavebnictví, a v popisech tehdejších architektů a historiků byl popsán jako klíčová složka betonu. Masic vysvětlil, že obě složky jsou důležité, nicméně vápno bylo v minulosti přehlíženo.