Römische Baumeister stellten extrem widerstandsfähigen Beton her

josef

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Warum römischer Beton auch heute noch so stabil ist
Ein Trick half den römischen Baumeistern, extrem widerstandsfähigen Beton zu erzeugen. Durch Risse eindringendes Wasser macht das Material sogar noch stärker
Wer an antike Mauern denkt, denkt meist in erster Linie an passgenau behauene Steine, die ohne Bindemittel aufeinandergeschichtet wurden. Doch es gab in der Antike bereits Beton, wie etwa die Kuppel des Pantheons in Rom beweist, bei deren Konstruktion großzügig davon Gebrauch gemacht wurde. Erst vor wenigen Jahren konnte gezeigt werden, dass römischer Beton dem aktuell üblichen Material in manchen Belangen sogar überlegen war, wenn es etwa um seine Widerstandskraft gegenüber Salzwasser ging.


Die Kuppel des Pantheon in Rom ist das beeindruckendste Beispiel römischer Betonbaukunst. Sie ist nach wie vor die größte nicht mit Stahl verstärkte Betonkuppel der Welt.
Foto: Getty Images/iStockphoto

Eine neue Studie hat nun ein weiteres Geheimnis hinter der Langlebigkeit des Betons der antiken Römer gelüftet: Entgegen bisherigen Annahmen haben sie ihren Beton beim Mischen erhitzt. Die dadurch entstandene chemische Zusammensetzung des römischen Betons verlieh ihm selbstheilende Fähigkeiten, so die Materialwissenschafterinnen und -wissenschafter am Freitag im Fachblatt "Material Science".

Selbstheilungskräfte
Wenn durch einen Riss Wasser in den Beton eindringt, laufen chemische Prozesse ab, die das Material stärken und entstandene Risse wieder füllen. Um zu verstehen, wie das funktioniert, haben die Forscherinnen und Forscher für die Studie Proben einer 2.000 Jahre alten römischen Betonmauer in Priverno genommen und mit speziellen Röntgengeräten untersucht. Die Analysen belegten, dass die Römer Beton heiß angemischt hatten und sogenannten Branntkalk einsetzten. Dadurch entstanden im Beton Kalkklumpen mit großer Oberfläche.


Auch bei römischen Aquädukten wurde Beton verwendet. Manche der Bauwerke haben dank des stabilen Materials Jahrtausende überdauert.
Foto: ÖAI-ÖAW/Christian Kurtze

Laut dem Forschungsteam dienen diese Kalkklumpen als Quelle für Kalzium, das bei Berührung mit Wasser entstandene Hohlräume füllt. Zudem lässt eindringendes Wasser das Kalzium mit einem weiteren speziellen Bestandteil von römischem Beton reagieren: dem Puzzolan. In früheren Studien hatte man herausgefunden, dass dieses vulkanische Gestein im antiken Rom Beton beigemischt wurde.

Reagiert nun der Kalkstein mit dem Puzzolan, entstehen kristalline Strukturen, die mit der Zeit immer mehr aushärten. Der Beton wird dadurch verstärkt. Da das Kalzium in den Kalkklumpen gespeichert wird, bis es wegen Rissen mit Wasser in Berührung kommt, bleiben die selbstheilenden Fähigkeiten von römischem Beton über Jahrtausende hinweg erhalten.

Inspiration für nachhaltigen Beton
Die antike Methode inspirierte die Forschenden nun zu einer neue Zementmischung. Deren Selbstheilungspotenzial ebne den Weg für langlebigere, belastbarere und nachhaltigere Betonrezepturen, heißt es von Seiten des Teams.

Es ist dies ein weiterer Versuch, altrömische Betonrezepturen zur Entwicklung moderner Verfahren zu nutzen. Auch CO2 könnte womöglich mit mit dem Einsatz von Zusatzstoffen, die schon im alten Rom üblich waren, eingespart werden.
(red, APA, 9.1.2023)

Studie
Materials Science: "Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete"

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