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Das Geheimnis des römischen Betons

Aus Kalk und Vulkanasche stellten die Römer einst den Beton für ihre Hafenanlagen her. Das Baumaterial war nicht nur viel haltbarer als moderne Mischungen – es wurde auch umweltschonender produziert.

Die Römer, schrieb um 30 v. Chr. der Architekt und Ingenieur Marcus Vitruvius Pollio, seien in der Lage, einen Beton für Unterwasserbauten herzustellen, der so stabil sei, dass „weder die Wellen noch der Druck des Wassers ihm schaden können“. Tatsächlich hat Vitruv nicht übertreiben. Proben eines 2000 Jahre alten Betonblocks aus der Bucht von Neapel nahe der Stadt Pozzuoli haben ihm recht gegeben.


Taucher vor Pozzuoli: Nach Angaben der Forscher mussten die Römer die Zemtentmischung „nur“ auf 900 Grad Celsius erhitzen. Für die heutigen Rezepturen seien dagegen 1450 Grad nötig.

Doch das ist noch nicht alles! Ein internationales Forscherteam um die Ingenieure Marie Jackson und Paulo Monteiro von der University of California, Berkeley, ist dem chemischen Geheimnis des römischen Betons auf die Spur gekommen. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass er nicht nur stabiler ist, sondern auch wesentlich umweltschonender hergestellt wurde als der heute übliche.

„Es ist ja nicht so, dass moderner Beton nicht gut wäre“, erläutert Monteiro in einer Presseerklärung der Universität. „Er ist so gut, dass wir davon 19 Milliarden Tonnen pro Jahr verbauen. Das Problem ist, dass die Herstellung des dafür benötigten Portlandzements für sieben Prozent des Kohlendioxidausstoßes verantwortlich ist, den die Industrie jährlich in die Luft pustet.“


Marie Jackson von der University of California mit einem Stück Unterwasserbeton der Römer: Der rund 2000 Jahre alten Betonblock aus der Bucht von Neapel nahe der Stadt Pozzuoli ist gut erhalten. Er zeigt, wie gut der Beton war, den die Römer produzierten.

Portlandzement ist der Klebstoff, der die meisten modernen Betonmischungen zusammenhält. Um ihn herzustellen, müssen Kalkstein und Tonerden auf 1450 Grad Celsius erhitzt werden – dabei entsteht viel Kohlendioxid. Für den römischen Beton aber, fand das Team heraus, reichen 900 Grad Celsius völlig aus.

Vitruv beschrieb, wie’s geht: Man mische für Unterwasserbeton einen Mörtel aus Kalk und Vulkanasche, versetze diesen mit Tuff und fülle ihn in eine Holzverschalung. Das Meerwasser löst dann eine chemische Reaktion aus, der Kalk bindet Wasserstoffmoleküle und wird zusammen mit der Asche zu einem Jahrtausende überdauernden Zement.

Die beste Vulkanasche für Unterwasserbeton, da waren sich sowohl Vitruv als auch der römische Gelehrte Plinius der Ältere einig, findet man in der Nähe von Pozzuoli. Asche mit ähnlichen mineralischen Eigenschaften gibt es auch anderswo auf der Welt. Ihren Namen aber bekam sie von der Stadt am Golf von Neapel: Pozzolan.

Vermutlich macht das Aluminium die Mischung so stabil

Bei den Untersuchungen fand das Team heraus, was den römischen Beton vom modernen unterscheidet. Es ist vor allem der „Klebstoff“, der ihn zusammenhält. In Beton, der mit Portlandzement hergestellt wird, ist dies eine Verbindung aus Kalzium, Silikaten und Hydraten. Römischer Beton enthielt weniger Silikate, dafür zusätzlich Aluminium. Das Aluminium, vermuten die Forscher, macht die Mischung so außerordentlich stabil.


Unterschiede zwischen heutigem und römischem Beton ist der Klebstoff: Römischer Beton enthielt weniger Silikate, dafür zusätzlich Aluminium.

Nach ihrer Rechnung kam das römische Betonrezept nicht nur mit zwei Dritteln der Temperatur aus, sondern enthielt außerdem auch noch zehn Prozent weniger Gewichtsanteil an Kalk. Und noch einen Vorteil hat Pozzolan: Es gibt diesen Stoff in großen Mengen überall in der Welt. „Saudi-Arabien zum Beispiel“, erläutert Monteiro, „hat ganze Berge davon.“ Ihre Ergebnisse haben die Forscher im „Journal of the American Ceramic Society“ veröffentlicht, ein weiterer Aufsatz folgt im Oktober in der Zeitschrift „American Mineralogist“.

Und wie sah es mit den römischen Bauten über Wasser aus? Das hat Marie Jackson bereits in der Vergangenheit erforscht: „Der Beton für die Bauwerke des Alten Rom basiert auch auf Vulkangestein und Vulkanasche“, sagt Jackson gegenüber SPIEGEL ONLINE. „Aber das verwendete Pozzolan kommt im Wesentlichen aus den Albanischen Bergen in der Nähe Roms.“

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/

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