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Antike Baukunst: Warum römischer Beton immer noch hält

Von Römern betonierte Hafenanlagen trotzen teils bis heute den Wellen. Ihr Geheimnis: Das Meerwasser stärkt das Material. Moderner Beton wird dagegen immer schwächer.
Probenentnahme im toskanischen Portus CosanusLaden...

Schon Plinius der Ältere bemerkte um das Jahr 79 herum, dass Hafenanlagen und Wellenbrecher, die konstant dem Meerwasser ausgesetzt waren, zu »einem einzigen Stein« würden, »unbezwingbar für die Wellen und jeden Tag stärker«. Dass der römische Autor hier nicht übertrieben hat, zeigt sich zum einen daran, dass Teile solcher Anlagen heute noch stehen, und zum anderen in einer Studie, die ein Forscherteam in »American Mineralogist« veröffentlichte: Wenn Meerwasser in den römischen Beton eindringt, laufen chemische Prozesse ab, die das Material stärken und die Ausbreitung von Rissen verhindern.

Das entdeckte ein Team um Marie Jackson von der University of Utah durch mineralogische Analysen von Bohrkernen aus antiken Hafenanlagen. Laut den Forschern lässt das eindringende Salzwasser im Beton das seltene Mineral Aluminium-Tobermorit entstehen, dessen plättchenförmige Kristalle dem Material Festigkeit verleihen. Zudem bildet sich ein weiteres Mineral, Phillipsit. Beide füllen Hohlräume aus, die entstehen, wenn das Wasser das ursprüngliche Material herauswäscht.

Der römische Beton sei praktisch das Gegenteil dessen, was man bei heutigem Beton erzielen möchte, sagt Jackson. Heutzutage würden Materialwissenschaftler versuchen, sämtliche chemischen Umbauprozesse zu unterdrücken. Insbesondere die Zuschlagstoffe werden nach ihrer Reaktionsträgheit ausgesucht, um unkontrollierbare Veränderungen und Ausdehnungen zu unterbinden. Die Römer hingegen nutzten – ob geplant oder per Zufall – eine Materialkombination, die eine Vielfalt von mineralogischen Prozessen begünstigte, nicht nur bei Wasserbauten, sondern auch an Land. Dadurch bildete sich das Material im Lauf der Zeit zu einer Art neuem Gestein um.

Entscheidend am römischen Beton, dem »Opus caementicium«, war die Kombination von gebranntem Kalk mit spezieller Vulkanasche und Zuschlagstoffen vulkanischen Ursprungs, den Puzzolanen. Das Gestein ist nach der Stadt Pozzuoli bei Neapel benannt, wo es in der Antike schon abgebaut wurde. Die Römer hätten großes Glück gehabt, dass ihnen dieses Material zur Verfügung stand, meint Jackson. Vermutlich hätten sie sich von Tuffgesteinen inspirieren lassen, die aus der Vulkanasche entstanden, so die Forscherin weiter. Mit ihren Kollegen sucht sie nun nach einem Material, das dieselben Eigenschaften hat, aber besser verfügbar ist. Es könnte auch bei modernen Bauwerken zum Einsatz kommen, vor allem wenn Langlebigkeit im Meerwasser gefragt ist.

27/2017

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 27/2017

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