Die Wissenschaft hat erklärt, warum römischer Beton fast 2000 Jahre lang hielt.

(Dan Tri Zeitung) - Ein vor fast 2000 Jahren errichtetes Bauwerk liefert weitere Beweise für das Geheimnis der Langlebigkeit des antiken römischen Betons, der den Test der Zeit bestanden hat.

Vor dem vermeintlichen Einsturz Pompejis im Jahr 79 n. Chr. entdeckten Archäologen unter der Vulkanasche, die die Stadt begrub, eine perfekt erhaltene, „eingefrorene“ Struktur römischer Bautechniken.

Die Kuppel des Pantheons in Rom hält derzeit den Rekord als größte noch existierende unbewehrte Betonkonstruktion der Welt (Foto: Getty Images).

Hier entdeckten sie ordentlich gestapelte Materialhaufen, darunter auch die Komponenten, die zur Mischung des berühmt-berüchtigten, haltbaren Betons verwendet werden, hinter Monumenten wie dem Pantheon, wo die massive, unbewehrte Betonkuppel seit Jahrtausenden steht.

Die „Heißmischtechnologie“ enthüllt den Grund für die außergewöhnliche Haltbarkeit von römischem Beton.

Eine kürzlich durchgeführte, völlig neue Analyse hat ergeben, dass das Geheimnis in einer Technik liegt, die der Materialwissenschaftler Admir Masic vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) als „Heißmischen“ bezeichnet.

Bei diesem Verfahren werden die Betonbestandteile direkt miteinander vermischt, darunter eine puzzolanische Vulkanaschemischung mit Branntkalk, die mit Wasser reagiert und dabei eine große Wärmemenge innerhalb der Mischung erzeugt.

Wenn der gesamte Beton auf hohe Temperaturen erhitzt wird, entstehen chemische Reaktionen, die bei Kalk allein nicht auftreten würden, wodurch Verbindungen gebildet werden, die für Hochtemperaturbedingungen charakteristisch sind.

Einige in Pompeji gefundene Baumaterialien (Foto: Archäologischer Park Pompeji).

Die erhöhte Temperatur verkürzt jedoch die Abbinde- und Aushärtungszeit erheblich, da alle Reaktionen schneller ablaufen, was einen schnellen Aufbau ermöglicht.

Insbesondere die im Gemisch verbliebenen Branntkalkpartikel verliehen dem römischen Beton die Fähigkeit, Risse im Laufe der Zeit „selbst zu heilen“.

Wenn Beton reißt, breiten sich die Risse tendenziell bis zu den Kalkpartikeln aus, die eine größere Oberfläche als andere Matrixpartikel aufweisen.

Wenn Wasser in die Risse eindringt, reagiert es mit dem Kalk und bildet eine kalziumreiche Lösung, die beim Trocknen Kalziumkarbonat bildet, den Riss abdichtet und seine Ausbreitung verhindert.

„Dieses Material besitzt, wenn es richtig entschlüsselt wird, sowohl historischen als auch wissenschaftlichen Wert. Es hat die Fähigkeit, sich über Jahrtausende selbst zu reparieren und dabei flexibel und dauerhaft zu funktionieren.“

„Römischer Beton hat Erdbeben und Vulkanausbrüchen standgehalten, ist unter Wasser überstanden worden und hat starker Umwelteinwirkung widerstanden“, sagte Masic in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Obwohl die Heißmischtechnik dazu beitrug, einen Großteil des Rätsels um die Haltbarkeit des römischen Betons zu lösen, entspricht dieser Befund nicht der tatsächlichen Formel, die der Architekt Vitruv in seiner Abhandlung De architectura beschrieb.

Rechts ist eine Mauer der Ausgrabungsstätte in Pompeji und eine Kompositionsanalyse überlagert. (Foto: Archäologischer Park Pompeji)

Laut Vitruvs Beschreibung musste der Kalk vor dem Mischen mit Puzzolan mit Wasser gelöscht werden; diese Diskrepanz zwischen antiken Aufzeichnungen und archäologischen Funden hat die Wissenschaftler verblüfft.

Die Werke des Vitruv gelten als die umfassendste Informationsquelle über die römische Architektur und die Technologie des Opus caementicium (römischer Beton), doch die Fundstücke offenbaren eine ganz andere Geschichte.

Unter dem Mikroskop zeigten die Mörtelproben in der Wand deutliche Anzeichen von Heißmischung, rissige Kalkfragmente, eine calciumreiche Reaktionsschicht, die sich in vulkanische Aschepartikel ausbreitete, und winzige Kalzit- und Aragonitkristalle, die sich in den Hohlräumen des Bimssteins bildeten.

Die Raman-Spektroskopie bestätigte die Mineralveränderung, während die Isotopenanalyse Karbonatisierungsprozesse im Laufe der Zeit aufdeckte.

Anwendungen von selbstheilendem Beton in der heutigen Zeit.

Laut Masic zeigen die Ergebnisse, dass die Römer das Bindemittel herstellten, indem sie Branntkalk nahmen, ihn auf eine bestimmte Größe zermahlten, ihn trocken mit Vulkanasche vermischten und dann Wasser hinzufügten, um das Bindemittel zu erzeugen.

Laut Forschern könnte dieses Wissen in der modernen Betonproduktion Anwendung finden und so die Weisheit unserer Vorfahren unter Beweis stellen.

Moderner Beton ist einer der beliebtesten Baustoffe der Welt, aber er ist nicht sehr haltbar und verschlechtert sich bereits nach wenigen Jahrzehnten.

Der Herstellungsprozess von Beton schädigt die Umwelt, verbraucht Ressourcen und setzt Treibhausgase frei. Eine Verbesserung der Haltbarkeit von Beton könnte zu seiner Nachhaltigkeit beitragen.

„Die Art und Weise, wie Hohlräume in vulkanischem Material durch Rekristallisation aufgefüllt werden, ist etwas Faszinierendes, das wir nachahmen wollen. Wir wollen Materialien, die sich selbst heilen können“, erklärte Masic.

Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/khoa-hoc-da-ly-giai-vi-sao-be-tong-la-ma-ben-vung-gan-2000-nam-20251212000408505.htm