Forscher graben Geheimnisse des „selbstheilenden“ römischen Betons aus

Wie haben Roms antike Aquädukte und architektonische Wunderwerke wie das Pantheon, das die größte unverstärkte Betonkuppel der Welt aufweist, die Zeit überdauert?

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und anderer Institutionen glauben, dass sie das Geheimnis der Haltbarkeit der 2.000 Jahre alten Strukturen – selbstheilender Beton – gelüftet haben.

Das Geheimnis liegt in einem Inhaltsstoff des antiken Betons, den die Römer verwendeten, deren Ergebnisse die Forscher in der neuesten Ausgabe des Fachblatts veröffentlichen Wissenschaftliche Fortschrittesagte wurde in früheren Studien übersehen.

Die Haltbarkeit des von den Römern verwendeten Betons wurde am häufigsten auf die Verwendung von Vulkanasche aus Pozzuoli am Golf von Neapel zurückgeführt, die zum Bau durch das Römische Reich verschifft wurde.

Aber die Forscher konzentrierten ihre Aufmerksamkeit auf eine andere Komponente der alten Betonmischung, kleine weiße Brocken, die „Kalkbrocken“ genannt werden.

„Seit ich anfing, mit antikem römischem Beton zu arbeiten, war ich immer fasziniert von diesen Eigenschaften“, sagte Admir Masic, Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen am MIT, ein Autor der Studie.

„Diese sind in modernen Betonformulierungen nicht zu finden, warum sind sie also in diesen alten Materialien vorhanden?“

Die Forscher sagten, die Kalkklasten seien das Ergebnis von „schlampigen Mischpraktiken“ oder minderwertigen Rohstoffen gewesen.

Sie sind es aber, die dem antiken Beton eine „bisher unerkannte Selbstheilungskraft“ verleihen.

„Die Idee, dass das Vorhandensein dieser Kalkklasten einfach auf eine schlechte Qualitätskontrolle zurückzuführen ist, hat mich immer gestört“, sagte Masic.

„Wenn die Römer so viel Mühe in die Herstellung eines hervorragenden Baumaterials gesteckt haben … warum sollten sie sich dann so wenig Mühe geben, die Herstellung eines gut gemischten Endprodukts sicherzustellen?“

Für die Studie untersuchten die Forscher 2.000 Jahre alte römische Betonproben aus dem Mauermörtel einer Stadtmauer im italienischen Privernum.

Sie fanden heraus, dass ein als „heißes Mischen“ bekannter Prozess dem Beton seine „superbeständige Natur“ verlieh, bei dem die Römer gebrannten Kalk mit Wasser und der Vulkanasche bei hohen Temperaturen mischten.

„Das Heißmischen hat zwei Vorteile“, sagte Masic.

„Erstens, wenn der gesamte Beton auf hohe Temperaturen erhitzt wird, ermöglicht dies eine Chemie, die nicht möglich wäre, wenn man nur gelöschten Kalk verwendet, wodurch mit hohen Temperaturen verbundene Verbindungen entstehen, die sich sonst nicht bilden würden.

„Zweitens reduziert diese erhöhte Temperatur die Aushärte- und Abbindezeiten erheblich, da alle Reaktionen beschleunigt werden, was einen viel schnelleren Aufbau ermöglicht“, sagte er.

Es sind die Kalkbruchstücke, die dem uralten Beton seine „Selbstheilungsfunktion“ verleihen, so das Forschungsteam, dem auch Wissenschaftler aus der Schweiz und Italien angehörten.

Winzige Risse im Beton würden dazu neigen, sich durch die Kalkklasten mit großer Oberfläche zu bewegen und würden, wenn sie Wasser ausgesetzt werden, als Kalziumkarbonat rekristallisieren und den Riss fast wie Klebstoff füllen.

„Diese Reaktionen laufen spontan ab und heilen daher die Risse automatisch, bevor sie sich ausbreiten“, sagten die Forscher, die Tests mit modernem Beton und der alten Formel durchführten.

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