Organické příměsi přidávané do historických malt

Používání organických látek v historii

Je známo, že již asi 3000 před n. l. používali Sumerové asfalt jako vodoodpudivý materiál ve směsi s hlínou a slámou. Římané, kteří požadovali velmi kvalitní stavební materiály, také zavedli používání mnoha látek získaných z přírodních zdrojů. Ve Vitruviově době (84–10 před n. l.) se používaly k regulaci vlastností stavebních materiálů látky jako žitné těsto, vepřové sádlo, sražené mléko, krev nebo vaječný bílek. Vitruvius ve své proslulé encyklopedii De architectura libri decem popsal používání proteinů pro retardaci tvrdnutí sádry a použití sušené krve pro zlepšení cirkulace vzduchu.

V Asii se jako stavební materiály používaly boby, květiny, dužina z ovoce nebo různé druhy listů máčených v olejích. Někdy byly malty málo odolné, nebylo proto neobvyklé, že se v prvních dnech k posílení malty používaly vláknité rostlinné materiály nebo zvířecí chlupy. Bylo zaznamenáno, že například v Justiniánově době (6. století n. l.) byla v Konstantinopoli do štukové malty některých staveb přidána kůra jilmu a horký odvar z krup. Ve středověku došlo oproti starověku k velkému úpadku používání pojiv. Teprve ve 12. století se tyto organické materiály začaly znovu používat [1].

Organické přísady mohou být rozděleny do dvou skupin. První skupinou jsou látky, které byly používány jako plniva nebo jako výztužný materiál. Do této skupiny patří kupříkladu sláma, piliny a jiné rostlinné vláknité materiály nebo také zvířecí chlupy (hlavně koňské nebo kozí). Druhou skupinou látek jsou ty, které mění vlastnosti malt již ve velmi malé koncentraci. Ovlivňují například distribuci vody v čerstvě připravené maltě či rychlost jejího vysychání. Při vysychání začínají tyto látky krystalizovat, a tím také mění vlastnosti ztvrdlých malt (tabulka 1). Používala se celá řada různých živočišných a rostlinných přísad – vajíčka (celá, nebo jen bílky), mléko, tvaroh, pivo, ovocné šťávy, krev, melasa, cukr, slad, klihy, želatina, sádlo, oleje, máslo atd. [2, 3]. Některé příměsi jsou zařazeny do více kategorií účinků, někdy i protichůdných, a to podle toho, zda se přidávaly do čerstvé nebo zavadnuté malty.

Jednou z praktických ukázek použití proteinových pojiv je výroba umělého mramoru. Tento materiál se vyráběl z pigmentované alabastrové nebo mramorové moučky, do které se zamíchávala klihová voda a někdy voda mýdlová. Z těchto přísad se udělala různobarevná těsta, která se smíchala a prohnětla. Vzniklé těsto se nařezalo na pláty, které se lepily na omítku, kde se rozprostřely do rovnoměrné vrstvy. Po uschnutí se plocha nahrubo zarovnala a nerovnosti se uhladily řidším pigmentovaným tmelem tak, aby povrch imitoval mramor. Po zatvrdnutí se povrch brousil (za mokra) a nakonec napustil lněným olejem, navoskoval a vyleštil. Klih v umělém mramoru zpomaloval vysychání směsi, zatuhlému mramoru dodával velkou tvrdost a také usnadňoval jeho vyleštění. Imitace mramoru se používala především v interiérech [2, 4].

 

Používání organických přísad ve stavebních materiálech je tedy odvěkou záležitostí, ale jejich identifikace byla až do nedávné doby velmi problematická a nehovořilo o ní mnoho literárních pramenů. V současné době je možné identifikovat poměrně jednoduše a spolehlivě proteinová aditiva pomocí metody peptidového mapování. Tato metoda je založena na štěpení studované bílkoviny enzymem, nejčastěji trypsinem. U vzniklých peptidů, což jsou krátké aminokyselinové úseky vzniklé z původní bílkoviny, se pomocí hmotnostní spektrometrie změří molekulová hmotnost a poté se ve vhodné databázi (mnohé z nich jsou veřejně dostupné) vyhledá protein, ve kterém se nalezené peptidy vyskytují [5].

Tato metoda byla pro identifikaci proteinových pojiv v historických malbách poprvé použita v naší laboratoři na Vysoké škole chemicko-technologické (obr. 1). Vybudovali jsme databázi používaných proteinových pojiv a s ní můžeme srovnávat získané sady hmotností peptidů ze studovaných vzorků. Mimo jiné se nám podařilo identifikovat králičí klih ve vzorku umělého mramoru ze zámku v Náměšti nad Oslavou. Také jsme prokázali přítomnost mléčných bílkovin v maltě gotického mostu v Roudnici nad Labem a vaječné proteiny v původní maltě Karlova mostu.

 

Organické látky v maltě Karlova mostu

Víme, že vejce byla do maltoviny přidávána pro zvýšení její plastičnosti a že jejich množství ovlivňovalo rychlost jejího tvrdnutí. Z našich pokusů s přípravou modelových vzorků malt s přídavky proteinových pojiv vyplývá, že i velmi malé množství vaječných bílkovin (řádově 0,01 hmotnostního procenta) dokáže ovlivnit vlastnosti malty – například tvrdost a pevnost suché malty. Z proteinových materiálů nejvíce zvýšil tvrdost malty přídavek mléčných proteinů, které jsou obsaženy například ve tvarohu a syrovátce. Celé vejce zvýšilo hydrofobní vlastnosti malty a stejně jako kolagenní přísady kladně ovlivnilo i adhesivní vlastnosti.

Výsledky identifikace vaječných proteinů v Karlově mostě získané použitím metody peptidového mapování v naší laboratoři jsme pro zvýšení spolehlivosti ověřili na Přírodovědecké fakultě v Českých Budějovicích metodou sekvenace peptidů. Tato metoda, rovněž založená na hmotnostní spektrometrii, kromě hmotnosti peptidů zjistí také sekvenci (pořadí) aminokyselin tvořící daný peptid. Protein je následně identifikován na základě shody nalezených sekvencí se sekvencemi ve specializovaných databázích. Jelikož jsou tyto sekvence pro jednotlivé proteiny charakteristické, je tato metoda považována za vysoce spolehlivou pro identifikaci proteinů. Ve vzorku malty z Karlova mostu, který byl odebrán ze základů 9. pilíře (obr. 2–4), bylo identifikováno pět unikátních peptidů vaječného proteinu vitellogeninu (obr. 5), přitom pro jednoznačnou identifikaci jsou nutné alespoň tři unikátní peptidy.

Podle údajů o množství malty použité v Karlově mostě (poskytl ing. Z. Batal, SMP CZ, a. s., Divize 1 – dopravní stavby) jsme odhadli množství přidaných vajec na 15 000 až 150 000 vajec, tj. 300 až 3000 vajec ročně, protože most se stavěl padesát let. Není ovšem zdaleka jisté, zda malta s příměsí vaječných bílkovin byla použita do všech mostních částí, a je tedy možné, že počet přidaných vajec byl mnohem nižší.

 

Mohlo by se zdát, že výzkum stavebních pojiv a směsí dnes směřuje především k náhradě starých klasických materiálů novými, chemicky složitějšími, jejichž použitím by se zjednodušila výroba. Používají se také biopolymery, které se vyrábějí pomocí biotechnologií; jsou to především sacharidy a jejich deriváty, ale i oleje, kasein nebo vosky [6].

V současné době se ovšem věnuje zvýšená pozornost též památkové péči, jejímž zájmem je naopak „rekonstrukce“ starých technologií, která může být velice užitečná zejména pro práci restaurátorů při opravách historických budov. Stavitelé se tak opět vracejí k používání organických přísad jako pojiv do malt.

 

 

Literatura

1) http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_isbn-80-7080-347-9/pages-pdf/obsah.html (28.12. 2007)

2) Hošek, J. – Muk, J.: Omítky historických staveb. SPN Praha, 1989.

3) Rovnaníková, P.: Omítky – Chemické a technologické vlastnosti. STOP, Praha 2002.

4) Wittenburg, Ch.: Introduction to the Project, Baroque Artificial Marble – Environmental Impacts, Degradation and Protection. ENVIART, 1999.

5) Káš, J. – Kodíček, M. – Valentová, O.: Laboratorní techniky biochemie. Vydavatelství VŠCHT Praha, 2005.

6) Plank, J: Applications of biopolymers and other biotechnological products in building materials. Appl. Microbiol. Biotechnik, 66, 1–9, 2004.