Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Technologie sumerských staveb

Cihly zhotovené chemickou cestou
Publikováno: Vesmír 82, 217, 2003/4

Zatímco o výtvarné stránce starých architektonických památek existuje bohatá literatura, hodnocení materiálové podstaty a popis použité technologie bývají neurčité, někdy i nepravdivé. Přitom právě technologie a materiály hrály při vzniku památek klíčovou roli a odhalení jejich podstaty může být přínosem i pro dnešní dobu. Všimněme si blíže sumerských staveb – zikkuratů. Šlo o vysoké stupňovité věže, které sloužily ke kultovním účelům a astronomickým pozorováním. Nejznámější zikkurat je v Uru, starověkém centru jižní Mezopotámie.

Zikkurat v Uru
Město Ur, založené zhruba v letech 2800–2500 př. n. l., objevili Angličané W. K. Loftus a J. E. Taylor (1848–1853) a odkryto bylo pod vedením L. C. Wooleyho (1922–1924). Nyní je Ur v troskách a dominuje mu mohutný zikkurat. Je to čtyřboký, stupňovitý komolý jehlan, který má původní jádro a zbytky dvou stupňů (viz obr. 1). Postaven byl z cihel, přestože vznikl v dobách, kdy si lidé v Evropě ještě splétali úkryty z nalámaných větví nebo bydleli v jeskyních. Vysoký byl 25 až 30 m, jeho základna měřila 62,5 × 43 m a na jeho nejvyšší terasu vedlo 130 schodů. Na terase kdysi stál chrám sumerského boha měsíce Nanny.

Podle S. N. Kramera a V. Zamarovského jsou zikkuraty (v oblasti jižní a střední Mezopotámie jich bylo deset až patnáct) umělé hory, které sloužily jako místo pro uctívání bohů. U hlavního pahorku zikkuratu stálo v okolí vždy celé město s množstvím cihlových obytných domů, skýtajících zřejmě značný komfort. Uvnitř hradeb Uru se nacházelo nejméně osm chrámů, šest paláců se sklady obilí a další stavby. Podobná města byla i kolem zikkuratů v Lagaši a Uruku (viz obr. 3).

Ke stavbě urského zikkuratu byly použity cihly, jejichž životnost je v porovnání s dnešními cihlami obdivuhodná. Vnitřní části jsou zhotoveny z cihel pouze sušených, obvodové zdivo však z cihel, které vypadají jako pálené (těch bylo na obvodové zdi potřeba 7–8 milionů, čemuž by odpovídalo 10–12 milionů dnešních, normalizovaných). Jestliže se cihly vypalovaly, muselo se na jejich výrobě podílet značné množství lidí, kteří těžili a zpracovávali potřebné palivo, tj. dřevo. Všechny cihly se vyráběly ručně, byť s pomůckami. Tyto cihly mají všechny charakteristiky běžné keramiky, ale jejich odolnost je naprosto mimořádná.

Zpočátku staří Sumerové vyráběli cihly z bochníků uhnětené hlíny, které po stranách seřízli nějakou destičkou. Takové cihly byly dole ploché, nahoře zaoblené. Dalším vývojovým stupněm byly cihly ve tvaru kvádru o čtvercovém průřezu, které se mnohem lépe kladly na sebe. Víme, že se spojovaly jílem nebo asfaltem, otázkou však zůstává, jak se vytvrzovaly, jestli skutečně pálením. 1)

Jak se cihly vytvrzovaly?
Vzhledem k obrovskému množství cihel spotřebovaných na obvodové zdivo se přímo nabízí otázka, jestli nebyla použita jiná, jednodušší technologie, která nevyžaduje tak velké množství paliva, a tudíž ani pracovních sil. Kolem měst jižní Mezopotámie byla již v dávných dobách poušť nebo polopoušť, v níž základní jílovitý materiál tvořila spraš. Literatura hovoří o „vyprahlé sumerské půdě“, překlady tabulek popisují útrapy zahradníka Šukallituda, který bojoval s větry a prachem, aby zachránil svoji úrodu zeleniny, a byl zcela odkázán na pravidelnou zálivku ze zavodňovacích kanálů. V překladu Eposu o Gilgamešovi nalézáme tento popis: Dotkni se prachu, jenž z dávných pochází časů! Přistup k Eanně, příbytku Ištařinu, jemuž podobný nevytvoří žádný pozdější král ani člověk! Na hradbu uruckou vystup a procházej se po ní, prozkoumej základy její, bedlivě prohlídni zdivo! Zda jeho cihly nejsou z pálené hlíny, což její základy nepoložilo mudrců sedm? [Pozn. red.: Týká se sice zikkuratu uruckého, nikoli urského, nicméně lze předpokládat, že stavební technologie byly stejné.] Odtud nutně neplyne, že by cihly byly pálené, protože interpretace textu je obtížná. Překladatel sumerských textů S. N. Kramer k tomu uvádí: Velmi často se můžeme významu slova pouze dohadovat, podle smyslu textu, který je obklopuje, a tento text může být opět závislý na významu onoho slova – tedy skoro bezvýchodný stav věci.

Jakým způsobem byly cihly zpevněny tak dobře, že přetrvaly věky? Vedle pálení přichází v úvahu chemický proces – nahromaděním jílových částic nízkoteplotní chemickou syntézou. Tato metoda využívá specifické polymerizační vlastnosti křemíku a poznání, že vhodnou kombinací oxidu křemičitého a oxidu hlinitého za přítomnosti alkalických kovů a kovů alkalických zemin, zejména hořčíku a vápníku, lze vytvořit pevný anorganický polymer i bez zvyšování teploty. (Tím se proces liší od klasických kombinací hliníkovo-silikátových vazeb vznikajících při teplotách pálení 1000 až 1700 °C.) Podle mezinárodního názvosloví se takový způsob výroby keramiky nazývá geopolymerizace.

Nositeli obou způsobů vytvrzování byli stavitelé a hrnčíři, jejichž práce jsou v Uru dodnes patrné. Keramika se zde nepochybně vyráběla tepelným zpracováním jílů a písku, ale vedle toho Sumerové mohli využívat i geopolymerizaci jako proces technologicky jednodušší a méně pracný. Potřebné látky jim poskytovaly snadno dostupné jíly, které kromě oxidu křemičitého a oxidu hlinitého obsahovaly i vápník a hořčík, popel spalovaných rostlin, písek a dále rákosí a mořské soli, v nichž byly přítomny alkalické kovy. V přírodních jílových materiálech jsou téměř vždy zastoupeny vápenaté ionty, které jsou pro průběh geopolymerních reakcí velmi důležité. (Mimo to jsou všechny jílové materiály jižního a středního Iráku silně zasoleny mořskou vodou.) Jestliže ve vhodném poměru smícháme jíl, popel a sůl, začnou se ve vodném prostředí tvořit křemičité polymery i bez zvýšené teploty. Vznikne nová pevná fáze, která je amorfní.

O ovládání chemických technik v Mezopotámii nelze pochybovat. Širokou znalost řady chemických procesů dokazují například sumerské hliněné tabulky. Sumerové dokonce vytvořili první logicky propracované chemické názvosloví. Při takovém příklonu k chemickým technikám mohli dojít k významnému objevu. Nahromaděním jílových částic chemickou cestou mohly pevné keramické střepy vzniknout bez pálení. 2)

Znali Sumerové geopolymerizaci, nebo ne?
Mikroskopické snímky původního zlomku cihly z urského zikkuratu v polarizovaném světle dokazují, že struktura tohoto střepu je amorfní. Na hranách jsou dobře pozorovatelná vlákna křemičitých polymerů. Analýza metodou rentgenové difrakce potvrzuje základní amorfní strukturu doprovázenou některými výraznými a zajímavými krystalickými strukturami. Očekávala se přítomnost křemene, a také byla doložena. Překvapením byl výskyt sádrovce, vápence a anortitu (obr. 2). Přítomnost kystalického sádrovce a krystalického vápence totiž vylučuje možnost, že byla zkoumaná cihla tepelně zpracována, a potvrzuje hypotézu anorganické polymerace za běžných teplot.

V některých případech lze u vápenných omítek po určitém čase a po dlouhodobém působení kyselých dešťů dokázat sádrovcové krystaly v mezních povrchových vrstvách. To ovšem není případ vzorku cihly zikkuratu z Uru, neboť v uvedené oblasti nelze hovořit ani o kyselých deštích, ani o výskytu průmyslových exhalací. Předpokládáme, že sádrovec v jílových materiálech a v hmotě křemičitého polymeru pochází z vápenců, resp. z vápenatých schránek mořských živočichů (tlení jejich organických složek je provázeno vznikem sádrovcových krystalů).

Chemická analýza vzorku cihly z Uru pak vedle běžných prvků silikátového rozboru potvrdila síru jako základ síranových anionů sádrovce. Dále byly nalezeny ionty chloru, které prokazují, že se na tvorbě polymerní hmoty podílely zasolené jílové základy. Tyto ionty bychom nemohli najít, kdyby střep byl vypálen. Pro geopolymerizaci svědčí také nepřítomnost černých jader. Je-li keramický střep pálen fosilním palivem, pak se vždy při teplotách pod 1000 °C usazuje ve střepu uhlík, který vytváří tmavá místa – černá jádra. Ta však na střepech urských cihel nejsou. Základní keramickou zkušeností je, že se „zakouřené“ střepy v keramice, jestliže byla pálena, objevovaly téměř všude. Až pokročilými konstrukcemi pecí s definovaným rozložením teplot v celém profilu byl tento nežádoucí jev odstraněn. To se však zdařilo až ve 20. století.

Ze všech uvedených faktů vyplývá, že cihly a stavební materiál zikkuratů nejsou klasickou keramikou, tedy nejsou páleným keramickým střepem, ale že byly nahromaděny cestou polymerace, chemickou syntézou za studena. Vše nasvědčuje tomu, že staří Sumerové znali princip geopolymerizace a uměli ho při výrobě cihel využívat tak dovedně, že zdivo přetrvalo věky. 3)

Literatura

Kramer S. N.: From the Tablets of Sumer, The Falcon´s Wing Press, Indian Hills, Colorado 1956
Zamarovský V.: Na počátku byl Sumer, Mladá fronta, Praha 1966
Iler R. K.: The Chemistry of Silica, John Wiley and Sons, Inc., New York 1979
Levey M.: Some Chemical Apparatus of Ancient Mesopotamia, J. Chem. Edu. 1955
Levey M.: The Early History of Detergent Substances, J. Chem. Edu. 1954

Poznámky

1) Vynález pálení keramiky, tedy tepelného procesu, kterým se jílový základ stává odolnějším a pevnějším, je velmi starý a rozšířený. Pálené figurky a střepy se objevovaly na celém světě, první z nich až před 25 000 let. Mezi takové patří např. i Věstonická Venuše.
2) Dnes je tento postup předmětem řady významných prací, zejména J. Davidovitse.
3) Měření podpořil projekt S3046004 AV ČR.

Soubory

Článek ve formátu PDF: 2003_V217-218.pdf (104 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky