Hogyan tart a római beton 2000 éve?

Gondolkodtál már, hogyan álltak ki kétezer évet a római épületek? A válasz a római beton, amit még mindig nem értünk teljesen.

Közel két évezreddel a Római Birodalom fénykora után néhány építménye még mindig áll, hosszú élettartamukat nagyrészt a római betonnak köszönhetik. A kutatók még mindig fejtörést okoz, hogy pontosan hogyan készült, de van néhány támpontjuk, többek között számos összetevője, valamint az, hogy eső esetén öngyógyító.

Hogyan készül a beton?

A modern beton alapja a cement, írja a Portland Cement Association. Ez egy finom por, amely vízzel összekeverve pasztává alakul. A cement egyik legfontosabb összetevője a mészkő, amit más anyagokkal, például agyaggal kevernek össze, majd egy kemencében 1500 Celsius-fokon hevítik, hogy a klinkernek nevezett anyagot előállítsák. A klinker és néhány adalékanyag finom porrá őrlésével cementet állítanak elő.

A ma leggyakrabban használt cementet portlandcementnek nevezik. Somayeh Nassiri, a Davis-i Kaliforniai Egyetem építő- és környezetmérnöki docense szerint a portlandcementből készült szerkezetek élettartama a környezettől függően 75-100 év. A beton egyértelműen változott a római kori használata óta, ami nem is meglepő, hiszen feltalálása óta folyamatosan változik.

A betonszerű anyagok használata már i. e. 6500-ra nyúlik vissza. A kőkorszaki szírek véletlenül fejlesztették ki a mészként ismert szervetlen építőanyagot a tűzrakóhelyeik használata révén, amelyek valószínűleg a környező kőzeteket melegítették fel a modern folyamat kezdetleges változatával, a kalcinálással. Eközben a mezoamerikai maják i. e. 1100 körül a beton előanyagát a mészkőből fejlesztették ki magas hőmérsékletre hevítetéssel, ami szén-dioxidot szabadít fel, a kalcium-karbonátot pedig kalcium-oxiddá alakítja – mondta Nassiri.

A római beton titkos összetevője

A római beton egyedi keverék volt. „A beton építette a birodalmat” – mondta Kevin Dicus, az Oregoni Egyetem klasszikus tudományok docense a Live Science-nek. Dicus szerint a rómaiak már az i. e. harmadik században alkalmazták a betont.

A római beton titka az összetevőkben és a keverési módszerekben rejlik. Dicus szerint az egyik fő összetevő a pozzolán, vagyis a hamu volt. A rómaiak az olaszországi Pozzuoli város vulkáni medréből származó hamut használták, és az egész birodalomba szállították. A hamuban lévő szilícium-dioxid és timföld környezeti hőmérsékleten a mésszel és a vízzel úgynevezett pozzolánreakcióba lép, ami erősebb és tartósabb betont eredményez.

Egy másik kulcsfontosságú összetevő a mészrögök, vagyis a mészkő apró darabjai. Ezek a rögök adják a római beton öngyógyító képességét. A beton idővel elöregszik és meggyengül, de a víz képes beszivárogni a repedésekbe, és eljutni a rögökhöz. Amikor a vízzel reakcióba lépnek, a rögök kalcitnak nevezett kristályokat hoznak létre, amelyek kitöltik a repedéseket, derül ki az MIT tanulmányából, amely a Science Advances folyóiratban jelent meg. A Róma közelében található 2000 éves Caecilia Metella sírja például kalcitokkal teli repedéseket mutat, ami arra utal, hogy a betonban lévő klasztokat az építés óta valamikor a víz aktiválta.

A rómaiak a forró keverésnek nevezett módszert is alkalmazták, amelynek lényege, hogy a híg meszet összekeverték pozolánnal, vízzel és más összetevőkkel, majd felmelegítették. Az MIT csapata megállapította, hogy ez a módszer segít felszabadítani a mészrögök öngyógyító képességét, és gyorsabb szilárdulást eredményezhet.

Reprodukálható lenne ma a római beton?

A kutatók még mindig nem ismerték ki a római beton mérnöki csodáit. „Még mindig felfedezünk néhány módszert, amelyet a keverés és az anyagok előkészítése során alkalmaztak” – mondta Nassiri.

A portlandcement a jelenlegi keverési eljárás során nem teszi lehetővé a mészrögök kialakulását, magyarázta Dicus. A kemencében előállított klinkert finom porrá őrlik, így minden potenciális klasztot elpusztítanak. Ezzel szemben, amikor a rómaiak valószínűleg forrón kevertek égetett meszet, hamut és vizet, a klasztok „apró zárványokként maradtak a cementben” – mondta. Még ma sem hasonlítható semmi egy római fal megérintéséhez. „Ez 2000 éves, és ugyanolyan kemény, mint az öntés napján” – mondta Dicus.

Ez is érdekelhet:

• Vulkán Olaszország alatt: A földmozgások új értelmezése Campi Flegreinél
• A Margitsziget elfeledett története
• Kísértetek a mélyben: A Budavári Labirintus sötét titkai

Kiemelt kép: depositphotos.com