Ich habe einen spanischen Artikel aus der Zeitung
El Confidencial aus dem Jahr 2017, der doch die Überlegenheit des römischen Betons durch den Grundstoff Vulkanasche erklärt:
WIE LAUTET DAS REZEPT?
Jetzt wissen wir, warum der Beton im alten Rom besser war als der heutige.
Das US-Energieministerium ist der Betonrezeptur auf der Spur, die beim Bau des Römischen Reiches half und 2000 Jahre später immer noch steht.
Bildunterschrift: Das Pantheon von Agrippa oder Pantheon von Rom, in der italienischen Hauptstadt.
Von Antonio Villarreal
07.03.2017 - 18:00
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Kaiser Augustus wird das Diktum zugeschrieben, er habe ein Rom aus Ziegeln gegründet und eines aus Marmor hinterlassen, obwohl er auch Beton gesagt haben könnte. Seine rechte Hand, der berühmte Marcus Agrippa, war für die Verwendung dieses Mineralkonglomerats zur Untermauerung der Reichshauptstadt zuständig, und viele seiner Werke sind noch heute erhalten: vom Pantheon bis hin zu einem effizienten System von Aquädukten, das um 20 v. Chr. errichtet wurde und noch heute besteht.
So wird das Wasser des Trevi-Brunnens, in dem Anita Ekberg und Marcello Mastroiani in La Dolce Vita badeten, von den Außenbezirken der Hauptstadt durch die Aqua Virgo geleitet, ein Aquädukt, durch das 20 Jahrhunderte lang fast ununterbrochen Wasser geflossen ist, bis es 2007 von den Erbauern eines Parkplatzes beschädigt wurde. Beispiele für die Stärke des römischen Betons gibt es überall, aber besonders eindrucksvoll sind sie bei den Küstenbauten. Der antike Hafen von Cosa in der Toskana ist wahrscheinlich der älteste bekannte römische Hafen (3. Jahrhundert v. Chr.), und einige seiner Wellenbrecher sind trotz des ständigen Wellenschlags immer noch vorhanden.
Bildunterschrift: Wellenbrecher im Hafen von Cosa, Toskana, Italien (Foto: JP Oleson).
Vor einigen Jahren baten daher Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory des US-Energieministeriums die örtlichen Behörden um die Erlaubnis, einen dieser Pfeiler anbohren zu dürfen. Die Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung der Geophysikerin Marie Jackson von der University of Utah wollte die Frage ein für alle Mal klären: Warum war der Beton der alten Römer so verdammt gut und wahrscheinlich besser als der heutige Beton?
"Im Gegensatz zu den Prinzipien des modernen Betons auf Zementbasis schufen die Römer einen eher steinartigen Beton, der durch den offenen chemischen Austausch mit Meerwasser verbessert wird", erklärt Jackson, deren Ergebnisse diese Woche in der Fachzeitschrift
American Mineralogist veröffentlicht werden.
Um das zu wissen, brauchte man keine wissenschaftliche Studie, sondern musste nur Plinius den Älteren zu Rate ziehen, der in seiner Naturalis Historia schrieb, dass der römische Beton, der dem ständigen Angriff des Meeres ausgesetzt ist, "zu einem einzigen Felsen wird, der den Wellen gegenüber uneinnehmbar ist und jeden Tag stärker wird".
Eine kurze Einführung in den Beton
Zunächst einmal ist festzustellen, dass der moderne Beton gar nicht so modern ist, da er hauptsächlich auf Portlandzement basiert, der 1824 von dem britischen Baumeister Joseph Aspdin erfunden wurde.
Dieser Zement, der aus Kalkstein, Sandstein, Kreide, Eisen oder Ton besteht, wird zunächst bei 1400 °C gebrannt, wobei ein als Klinker bezeichnetes Produkt entsteht, das dann zu Pulver zerkleinert und mit Sand oder Steinen vermischt wird, um ihm Konsistenz zu verleihen. Um zu verstehen, wie die Römer das gemacht haben, bohrten Jackson und sein Team diese Proben an und analysierten sie auf mikroskopischer Ebene in einem Röntgensynchrotron, um das ursprüngliche Rezept zu verstehen. "Wir haben die Mikrostrukturen des Zements kartiert, um die Mineralien und die verblüffend komplexen Kristallisationssequenzen zu identifizieren", fügt der Geologe hinzu.
Bildunterschrift: Forscher am Lawrence Berkeley National Laboratory
Die Römer mischten vulkanische Asche (auch Puzzolan genannt) mit Kalk und Meerwasser und fügten dem Mörtel dann Bimsstein hinzu, um ihn zu verstärken. Jackson glaubt, dass das Wasser durch die chemische Reaktion der Asche den Kalk aufzehrte. Dies leitete eine neue Phase des Mineralwachstums ein, in der die Kalkhohlräume durch Kristalle von Phillipsit und Tobermorit mit Aluminiumverunreinigungen gefüllt wurden, was den US-Geologen überraschte. Das hat die amerikanische Geologin überrascht: "Diese Kristalle sind sehr schwer herzustellen", erklärte sie, da die Synthese im Labor sehr hohe Temperaturen erfordert, um eine winzige Menge zu erhalten. "Niemand hat jemals Tobermorit bei 20 °C hergestellt, außer... oh, die Römer!"
Diese Kristalle, die in den Poren des Betons wachsen, machen ihn als Ganzes wesentlich bruchfester. Wenn ein Stück dieses Betons im Mittelmeer platziert wird, sickert außerdem Meerwasser durch die Risse im Gestein und reagiert mit den Resten der Vulkanasche, was zur Bildung weiterer Kristalle beiträgt. Dies erhöht den Zusammenhalt und erklärt, warum diese Wellenbrecher immer noch da sind, wie am ersten Tag.
Bildunterschrift: Die Struktur des Betons unter dem Mikroskop.
Im Gegensatz zu dieser Formel funktioniert Portlandbeton genau andersherum. Wenn der Block reißt, können die Sand- oder Kiespartikel, die für die Konsistenz sorgen sollen, ein Gel bilden, das, wenn es sich ausdehnt, den Bruch verschlimmert.
Wie könnten sie auf so etwas gekommen sein?
In einem früheren Buch,
Building for Eternity: The History and Technology of Roman Concrete (Bauen für die Ewigkeit: Die Geschichte und Technologie des römischen Betons), stellten Jackson und Kollegen die Hypothese auf, dass die Menschen der damaligen Zeit bemerkt haben könnten, dass in einigen Dörfern in der Bucht von Neapel vulkanische Asche auf natürliche Weise zementierte Strukturen bildete.
Vor allem die Asche aus Pozzuoli an den Hängen des Vesuvs wurde von den Baumeistern sehr geschätzt, die sie den - offenbar ähnlichen - Aschen aus anderen Teilen des Mittelmeers wie Santorin, Milo oder den Liparischen Inseln vorzogen.
Es gibt noch einen weiteren wichtigen Faktor, der die Forscher zur Nachahmung dieses Baumaterials anregt: die Menge an CO2-Emissionen, die bei der Herstellung von modernem Beton entsteht, und seine Auswirkungen auf die Umwelt. Nach Angaben von Ecologistas en Acción wird mit jeder produzierten Tonne Klinker eine weitere Tonne Kohlendioxid in die Atmosphäre abgegeben.
Jahrelang hat Jackson in den klassischen Texten danach gesucht, wie die Römer ein solches Material hergestellt haben könnten. Viele haben den römischen Beton in ihren Schriften erwähnt, von dem bereits erwähnten Plinius dem Älteren bis zu Vitruv, Cato dem Zensor und dem Kaiser Julian, aber niemand hat das Rezept für seine Herstellung angegeben. Jackson musste auf die Mikrodiffraktion oder die Fluoreszenz zurückgreifen, um das Geheimnis der Widerstandsfähigkeit dieses Betons über die Jahrhunderte hinweg zu lüften. Dank dieses Betons ist Rom die Ewige Stadt und wird es auch bleiben, solange die Parkhausbauer es zulassen."
NOTA: Auch die Asche des Vulkans
Tajogaite (Ausbruch 9/2022) von La Palma / Kanarische Inseln soll für unter Wasser aushärtenden Beton geeignet sein.
Als Junge habe ich im Hafen von Blanes / Blanda an der Costa brava unter Wasser römischen Beton gesehen, heute durch die Marina überbaut, und mich gefreut, dass meine Lehrer recht hatten, die mir von der Qualität römischen Betons erzählt hatten.
