Naděje pro novostavby. Vědci objasnili záhadu trvanlivosti římského betonu

Budovy postavené v dnešní době začínají poměrně rychle chátrat, ale ty, které vytvořili Římané před tisíci lety, stále odolávají času. V čem však spočívá tajemství těchto struktur? Zdá se, že vše závisí na správném receptu na římského betonu.

Stavby postavené Římany a staré více než 2000 let nevykazují stejné problémy jako moderní stavby. Tajemství materiálu, který starověcí stavitelé používali, nám však po celou dobu unikalo. Vědci z MIT, Harvardu a švýcarských a italských laboratoří se nyní domnívají, že konečně odhalili tajemství římského betonu. Dokonce se jim podařilo reprodukovat beton s pozoruhodně podobnými vlastnostmi.

Popis a výsledky výzkumu byly zveřejněny v časopise Science Advances.

Klíčovou se ukázala být opomíjená složka

Mnohé ze staveb, které postavili staří Římané, lze obdivovat i dnes. Stačí si vzpomenout na slavný Pantheon nebo akvadukty. Není tedy divu, že si vědecký svět už desítky let láme hlavu s vysvětlením fenoménu mimořádné trvanlivosti betonu, který používali Římané. Dlouho se předpokládalo, že tajnou složkou je nějaký pucolánový materiál, například sopečný prach z oblasti Pozzuoli u Neapolského zálivu. Ve skutečnosti byl rozšířen po celé římské říši a historici o něm psali jako o základní složce betonu, který se v té době vyráběl.

Zdá se však, že zcela neoprávněně byla opomenuta další složka, která byla považována za důkaz špatné kvality použitých materiálů nebo nedbalých postupů při míchání betonu. Jedná se o malé, sotva milimetrové, ale výrazné bílé prvky, které jsou v betonu vyráběném Římany všudypřítomné, ale v dnešním betonu chybí. Obvykle se označují jako vápenné klastry, které jsou ve skutečnosti odvozeny od vápna, další ze základních složek daného betonu, jak píše server Science Alert.

Vědci se však na něčem neshodli. Pokud totiž Římané věnovali tolik pozornosti tomu, aby jejich výrobní receptury byly po staletí dokonalé, jak mohli dopustit, aby byl výsledný produkt tak špatně namíchaný? Přítomnost úlomků vápence tedy musela být způsobena něčím jiným.

Obvykle se má za to, že vápno před přidáním do betonu uhasili Římané, což však nevysvětluje přítomnost vápenných shluků. Používali tedy Římané k tomuto účelu nehašené vápno a samotné míchání ingrediencí probíhalo za tepla? Takový proces umožňuje výrobu složek, které by jinak neměly šanci vzniknout.

Samoopravný beton

Co je však nejdůležitější: při takovémto způsobu výroby betonu vytvářejí shluky vápence charakteristickou křehkou molekulární strukturu, která se následně stává reaktivním zdrojem vápníku. Podle vědců to může umožnit římskému betonu, aby se sám zacelil zvláštním způsobem. Když se v betonu začnou objevovat trhliny, procházejí nakonec shluky vápníku.

Ty mohou reagovat s vodou za vzniku roztoku nasyceného vápnem, který může rekrystalizovat jako uhličitan vápenatý a vyplnit mezeru, nebo reagovat s pucolánovými materiály a dále zpevňovat kompozit. Všechny tyto reakce probíhají spontánně.

Výzkumníkům se dokonce podařilo prokázat, že tato úvaha je skutečně správná. Vyrobili konkrétní vzorky: pomocí moderního a římského vzorce. Pak v nich vytvořili trhliny a nechali jimi protékat vodu. Moderní beton neregeneroval vůbec, zatímco římský beton regeneroval dva týdny. Zdá se tedy, že se světovému stavebnictví otevírají zcela nové možnosti.

Zdroj: redakce, science.org, sciencealert.com