Die Römer begannen vor mehr als 2.000 Jahren mit der Betonherstellung, aber es war nicht ganz so wie der heutige Beton. Sie hatten eine andere Formel, die zu einer Substanz führte, die nicht so stark war wie das moderne Produkt. Doch Bauwerke wie das Pantheon und das Kolosseum haben Jahrhunderte überdauert, oftmals ohne oder mit nur geringem Wartungsaufwand. Geologen, Archäologen und Ingenieure untersuchen die Eigenschaften des alten römischen Betons, um das Geheimnis seiner Langlebigkeit zu lösen.
„Römischer Beton ist. . . erheblich schwächer als moderne Betone. Es ist ungefähr zehnmal schwächer “, sagt Renato Perucchio, Maschinenbauingenieur an der University of Rochester in New York. „Es wird angenommen, dass dieses Material eine phänomenale Beständigkeit im Laufe der Zeit aufweist.“
Diese Beständigkeit oder Haltbarkeit gegenüber den Elementen kann auf einen der Hauptbestandteile des Betons zurückzuführen sein: Vulkanasche. Moderner Beton ist eine Mischung aus Kalkzement, Wasser, Sand und sogenannten Zuschlagstoffen wie Feinkies. Die Formel für römischen Beton beginnt auch mit Kalkstein: Bauherren verbrannten ihn, um Branntkalk zu produzieren, und fügten dann Wasser hinzu, um eine Paste zu erzeugen. Als nächstes mischten sie Vulkanasche ein - normalerweise drei Teile Vulkanasche zu einem Teil Kalk, wie Vitruvius, ein Architekt und Ingenieur aus dem ersten Jahrhundert vor Christus, schrieb. Die Vulkanasche reagierte mit der Kalkpaste zu einem dauerhaften Mörtel, der mit faustgroßen Steinen oder Vulkangesteinen namens Tuff kombiniert und dann zu Strukturen wie Wänden oder Gewölben zusammengepackt wurde.
Bereits zu Beginn des 2. Jahrhunderts v. Chr. Verwendeten die Römer diesen Beton in großen Bauprojekten, was darauf hindeutete, dass das Experimentieren mit dem Baumaterial noch früher begann. Andere alte Gesellschaften wie die Griechen verwendeten wahrscheinlich auch Mörtel auf Kalkbasis (im alten China wurde klebriger Reis zur Erhöhung der Festigkeit zugesetzt). Aber die Kombination eines Mörtels mit einem Gestein wie Ziegel, um Beton herzustellen, war wahrscheinlich eine römische Erfindung, sagt Perucchio.
In den frühesten Konkreten haben die Römer Asche aus verschiedenen alten Vulkanvorkommen abgebaut. Doch als Augustus 27 v. Chr. Der erste römische Kaiser wurde, wurden die Bauherren wählerisch. Damals leitete Augustus ein umfangreiches Programm zur Instandsetzung alter und Errichtung neuer Denkmäler ein. Die Bauherren verwendeten ausschließlich Vulkanasche aus einer Lagerstätte namens Pozzolane Rosse Der Aschefluss, der vor 456.000 Jahren aus dem Vulkan Alban Hills, 12 Meilen südöstlich von Rom, ausbrach.
Das Pantheon, ein Tempel der Götter, wurde 128 n. Chr. Fertiggestellt. Die Kuppel des Tempels ist immer noch die größte Kuppel aus Stahlbeton der Welt. (Guido Bergmann / Bundesregierung-Pool über Getty Images) 
Das Kolosseum wurde im Jahr 80 n. Chr. Eingeweiht und bot Platz für 50.000 Personen. Hier fanden Gladiatorenspiele, rituelle Tierjagden, Paraden und Hinrichtungen statt. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) 
Das Grab von Caecilia Metella, Tochter eines römischen Konsuls. Diese Daguerreotypie von 1841 ist eine der frühesten bekannten Fotografien Italiens. (SSPL / Getty Images) 
Die Kuppel des Tempio di Venere e Roma, eines Tempels, der zwei Göttinnen gewidmet ist und 135 n. Chr. Von Kaiser Hadrian eingeweiht wurde. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) "Kaiser Augustus war die treibende Kraft bei der Systematisierung und Standardisierung von Mörtelmischungen mit Pozzolane Rosse", sagt Marie Jackson, Geologin und Forschungsingenieurin an der University of California in Berkeley. Wahrscheinlich favorisierten römische Bauherren die Aschelagerstätte wegen der Haltbarkeit des damit hergestellten Betons, fügt sie hinzu. "Dies war das Geheimnis von Betonen, die sehr gut gebundene, zusammenhängende und robuste Materialien waren."
Jackson und ihre Kollegen haben die chemische Zusammensetzung von Betonen untersucht, die mit Pozzolane Rosse hergestellt wurden. Die einzigartige Mineralstoffmischung der Asche scheint dem Beton geholfen zu haben, chemischem Verfall und Beschädigung standzuhalten.
Die Römer bevorzugten eine andere spezifische Vulkanasche, wenn sie konkrete Hafenstrukturen herstellten, die im salzigen Wasser des Mittelmeers versunken waren. Pulvis Puteolanus wurde aus Lagerstätten in der Nähe der Bucht von Neapel abgebaut. „Die Römer haben Tausende und Abertausende Tonnen dieser Vulkanasche um das Mittelmeer transportiert, um Häfen von der italienischen Küste über Israel nach Alexandria in Ägypten nach Pompejiopolis in der Türkei zu bauen“, sagt Jackson.
Meerwasser ist für modernen Beton sehr schädlich. Aber in römischem Beton spielt der Pulvis Puteolanus „tatsächlich eine Rolle bei der Milderung der Verschlechterung, wenn Wasser durch ihn sickert“, sagt Jackson. Obwohl der genaue Mechanismus nicht bekannt ist, scheinen chemische Reaktionen zwischen Kalkpaste, Vulkanasche und Meerwasser mikroskopische Strukturen im Beton zu erzeugen, in denen Moleküle wie Chloride und Sulfate eingeschlossen sind, die den Beton heute schädigen.
Trotz des Erfolgs des römischen Betons verschwand die Verwendung des Materials zusammen mit dem Römischen Reich. Während des Mittelalters wurden nur selten Betonkonstruktionen gebaut, was darauf hindeutet, dass Vulkanasche nicht das einzige Geheimnis für die Haltbarkeit von römischem Beton ist, sagt Perucchio. "Diese wirklich großen Projekte konnten nur mit der entsprechenden Bürokratie und der richtigen Organisation, die das Römische Reich bieten würde, durchgeführt werden."
Erin Wayman ist Redaktionsassistentin bei Smithsonian und schreibt den Hominid Hunting-Blog.
