Prečo bol antický Rímský betón lepší ako súčasný

, Autor: Tlačové správy z vedy

V roku 79, rímsky autor Plinius starší v jeho Prírodovede (Naturalis Historia) napísal, že betónové stavby v prístavoch, ktoré sú vystavené neustálemu vplyvu slaných vĺn, sa stávajú "jednoliatou kamennou masou, nepriepustnou pre vlny a každý deň silnejšou".

Nepreháňal. Zatiaľ čo moderné stavby z námorného betónu sa rozpadávajú v priebehu desaťročí, 2 000 rokov staré rímske móla a vlnolamy pretrvávajú dodnes a sú teraz silnejšie ako keď boli prvýkrát postavené. Geologička Marie Jacksonová z University of Utah skúma minerály a mikroštruktúry Rímskeho betónu, ako by to bola sopečná skala. Ona a jej kolegovia zistili, že pretekanie-filtrovanie morskej vody cez betón vedie k rastu blokujúcich minerálov, ktoré dodávajú betónu pridanú súdržnosť. Výsledky uverejnili v magazíne American Mineralogist.

Rímský betón vs. Portlandský cement

Rimania vyrábali betón zmiešaním sopečného popola s vápnom a morskou vodou na maltu, a potom zamiešaním kúskov sopečnej horniny do tejto malty. Kombinácia popola, vody a nehaseného vápna vytvára takzvanú pozzolanickú reakciu nazvanú po mestečku Pozzuoli v Neapolskom zálive. Rimania možno získali nápad na vytvorenie tejto zmesi z prirodzene spevneného sopečného popola nazývaného tuf, ktorý je bežný v tejto oblasti, ako to opísal Plinius.

Zmiešaný betón sa používal v mnohých architektonických štruktúrach vrátane Pantheónu a Traianových trhov v Ríme. Masívne námorné stavby chránili prístavy od otvoreného mora a slúžili ako rozsiahle kotvištia lodí a sklady.

Moderný portlandský cementový betón tiež používa kamene, ale s významným rozdielom: piesočnaté a štrkové častice sú určené na to, aby boli nečinné-inertné. Každá reakcia s cementovou pastou môže tvoriť gély, ktoré roztiahnú a popraskajú betón.

"Táto reakcia medzi alkalickým (zásaditým) cementom a nekryštalickým kremíkom sa objavuje na celom svete a je jednou z hlavných príčin zničenia konštrukcií z betónu z portlandského cementu," hovorí Jacksonová.

Znovuobjavenie Rímskeho betónu

Jacksonovej záujem o Rímsky betón začal počas jej sabatického roku v Ríme. Najprv študovala tufy a potom skúmala ložiská sopečného popola, čoskoro ju začalal fascinovať ich úloha v pozoruhodnej trvanlivosti Rímskeho betónu.

Spolu s kolegami Jacksonová začala študovať faktory, ktoré robili architektonický betón v Ríme tak odolným. Jedným z faktorov je, že minerálne zrasty medzi prísadami-agregátom a maltou zabraňujú predĺženiu trhlín, zatiaľ čo povrchy nereaktívnych prísad-agregátov v portlandskom cemente len pomáhajú rozširovať trhliny.

V inej štúdii o vyvrtaných jadrách Rímskeho prístavného betónu zozbieraného projektom ROMACONS v rokoch 2002 až 2009 našli Jacksonová a jej kolegovia výnimočne v morskej malte zriedkavý minerál, tobermorit hlinitý (Al-tobermorit). Minerálne kryštály sa tvoria vo vápenatých čiastočkách puzzolánovou reakciou pri trochu vyšších teplotách. Prítomnosť Al-tobermoritu prekvapila Jacksonovú. "Je veľmi ťažké ho vytvoriť," hovorí. Syntetizácia v laboratóriu si vyžaduje vysoké teploty a vedie len k produkcii malých množstiev minerálu.

Korózia morskou vodou

V prípade novej štúdie sa Jacksonová a ďalší vedci vrátili k vyvŕtaným jadrám z projektu ROMACONS a skúmali ich rôznymi metódami, vrátane mikrodifrakčných a mikrofluorescenčných analýz na zdroji Advanced Light Source 12.3.2 v National Laboratory of Lawrence Berkeley. Zistili, že Al-tobermorit a príbuzný zeolitový minerál, fillipsit, sa tvoria v pemze a póroch v cementačnej matrice. Z predchádzajúcej práce tím vedel, že puzzolánový proces vytvrdzovania Rímskeho betónu netrvá dlho. Niečo iného musí spôsobiť, že minerály rastú pri nízkej teplote dlho potom, ako sa betón vytvrdil. "Nikto neprodukoval tobermorit pri 20 stupňoch Celsia," hovorí. "Och - okrem Rimanov!"

"Ako geológovia vieme, že sa horniny menia," hovorí Jacksonová. "Zmena je konštanta pre zemské materiály. Takže ako zmena ovplyvňuje trvanlivosť rímskych stavieb?"

Tím dospel k záveru, že keď morská voda prenikla cez betón vo vlnolamoch a v mólach, rozpustila zložky sopečného popola a umožnila rast nových minerálov z vysoko alkalických kvapalín, najmä Al-tobermoritu a fillipsitu. Tento Al-tobermorit má kompozície bohaté na oxid kremičitý, podobné kryštálom, ktoré tvoria vulkanické horniny. Kryštály majú platňové tvary, ktoré spevňujú cementovú matricu. Spojovacie dosky zvyšujú odolnosť betónu pred krehkým lomom.

Jacksonová hovorí, že tento proces podobný korózii by bol pre moderné materiály zlý. "Pozeráme sa na systém, ktorý je v rozpore so všetkým, čo by ste chceli v betóne na báze cementu," hovorí. "Pozeráme sa na systém, ktorému sa darí v otvorenej chemickej výmene s morskou vodou."


Projekt ROMACONS, vŕtanie na námornej stavbe v Portus Cosanus, Toskánsko, 2003. Vŕtanie je povolené Soprintendenza Archeologia per la Toscana. Photo credit: J. P. Oleson

Moderný Rímský betón

Vzhľadom na výhody Rímskeho betónu, prečo sa nepoužíva častejšie? Okrem trvanlivosti Rímskeho betónu najmä preto, že výroba portlandského cementu spôsobuje značné emisie oxidu uhličitého.

"Recept sa úplne stratil," hovorí Jacksonová. Aj keď dôkladne študovala staroveké rímske texty, zatiaľ nedokázala zistiť presné metódy miešania morskej malty, aby mohla znovu vytvoriť Rímsky betón.

"Rimania mali šťastie na druh kameňov, s ktorým museli pracovať," hovorí. "Pozorovali, že sopečný popol vyrábal cementy na výrobu tufu. Vo väčšine sveta teraz nemáme tieto kamene, takže bude potrebné vyrobiť náhrady."

Teraz pracuje s geologickým inžinierom Tomom Adamsom, aby vyvinula náhradný recept, avšak s použitím materiálov zo západných USA. Morská voda v jej pokusoch pochádza z prístavu v Berkeley v Kalifornii.

Rímsky betón si vyžaduje čas, aby získal silu z morskej vody a vyznačuje sa nižšou pevnosťou v tlaku ako typický portlandský cement. Z týchto dôvodov je nepravdepodobné, že by sa mohol rímsky betón rozšíriť, ale mohol by byť užitočný v niektorých konkrétnych situáciách.

Jacksonová nedávno navrhla vybudovať prílivovú lagúnu v meste Swansea v Spojenom kráľovstve, aby využila prílivovú energiu. Lagúna, povedala, bude musieť fungovať po dobu 120 rokov, aby sa vrátili náklady na jej vybudovanie. "Môžete si predstaviť, že vďaka spôsobu, akým teraz staviame, by to v tom čase bola len veľká kopa korodujúcej ocele." Na druhej strane, prototyp Rímskeho betónu by mohol zostať neporušený po celé stáročia.

Jacksonová hovorí, že hoci vedci odpovedali na mnohé otázky o maltách betónu, dlhodobé chemické reakcie v agregovaných materiáloch zostávajú nepreskúmané. Má v úmysle pokračovať v práci Plinia a ďalších rímskych učencov, ktorí pracovali na objavovaní tajomstiev ich betónu. "Rimania sa s tým zaoberali," hovorí Jacksonová. "Ak budeme stavať v mori, mali by sme sa tým tiež zaoberať."

Štúdiu nájdete na tomto linku.

 

Zdroj: unews.utah.edu

 

Kľúčové slová
archeológia
Po kliknutí na vybrané kľúčové slovo sa vám automaticky zobrazia všetky súvisiace články na pc.sk

Lebo nebol? Sami píšete, že súčasný betón je lepší okrem použitia na stavby v mori... Dnešný železobetón je odolnejší a silnejší, ako rímsky tufový. Áno, keďže je to ŽELEZObetón, tak koroduje, to je daň za vyššiu odolnosť a silu. Keby sme doň nepridávali železo, tak by v ňom nič nekorodovalo, ale ani by po ňom nemohli jazdiť vlaky rýchlosťou 300km/h a desaťtisíce náklaďákov denne, ale iba konské povozy. To je tak, ako že prečo prestali ľudia používať bronzové štíty, keď v antickom grécku ich mali a rimania prešli na drevo... Veď predsa bronz je lepší, ako drevo, stratili schopnosť zlievať bronzové štíty? No nie, a nie je bronz lepší ako drevo, resp. je v určitých prípadoch, ktoré sú iné ako rimania potrebovali. Tak isto dnes potrebujeme niečo iné, ako rimania. A rímsky betón sa od antiky viac nepoužíval, lebo za prvé nebolo ekonomické vyvážať tisícky kilometrov tuf do európy, keď si mohli postaviť z kameňa, ktorý dokázali zohnať priamo na mieste a aj preto, že ten kameň je stále lepší, ako betón aj dokonca dnes. Len dnes je oproti betónu oveľa, oveľa drahší.

ak sa dodrží dostatočné krytie výstuže, tak železo nie je problém. betón ako taký tiež degrduje.
btw. do betónu sa dávaj nielen železná výstuž, ak je to potrebné možné (skelné vlákna, aj iné nekovové materiály)
"Keby sme doň nepridávali železo, tak by v ňom nič nekorodovalo" - odporúčam si naštudovať niečo o korózii betónu pred vypustením takej vety do éteru

inak pekný článok, autor sa snaží

Re: Prečo bol antický Rímský betón lepší ako súčasný

Dobry clanok a dobra odpoved ... ALE ak vezmes akykolvek kus HRDZAVEJ ocele (vsetky moderne stavby - nikto neriesi ze ocel je pred zaliatim betonom hrdzava!) a zalejes ho betonom, tak ocel prestane korodovat = moderny beton je dostatocne odolny voci degradacii kyslikom pocas mnohych desatroci az storoci ... nie je vsak odolny voci morskej vode, ktora doslova trha vazby sposobene chemickou reakciou cementu SO SLADKOU vodou, cim vytvara mikrotrhliny umoznujuce dalsie prenikanie SLANEJ vody do hlbky. Ak by v modernom betone bol vynajdeny postup, ako tomu zabranit, tak by jeho zivotnost bola este vacsia ako tzv. rimskeho betonu.

Z niektorých starých rímskych/greckých stavieb či sôch trčí kovové armovanie. Vidieť to na poškodených miestach.

mne ten clanok nepriniesol odpoved

Rimania nepouzili nikde ziadne medenne kable.Uz vtedy mali dokonale bezdrotove technologie a samozrejme aj beton.

Poslať nový komentár

Obsah tohto poľa je súkromný a nebude verejne zobrazený.
TOPlist