Römischer Beton hat sich als einer der stärksten Baustoffe in der Geschichte erwiesen. Er hat sich im Laufe der Zeit bewährt, auch wenn er seit seiner Errichtung unter Wasser getaucht ist. Aber warum ist er besonders haltbar? Warum hat römischer Beton den Test der Zeit und des Bestehens bestanden?besiegte Korrosion durch Meerwasser? A neue Forschungsstudie durchgeführt von der Universität von Utah, ergab, dass die Römer ein bestimmtes Aggregatmaterial verwendeten, das mit Meerwasser reagiert, wodurch sich die Eigenschaften von Beton im Laufe der Zeit verbesserten.
[Bildquelle : JP Oleson / Universität von Utah ]
Was ist das spezielle römische Rezept, das eine sehr haltbare Betonmischung ergibt?
In einer neuen Forschungsstudie enthüllten Geologen der Universität von Utah die spezifischen Inhaltsstoffe, aus denen die Römer hochbeständigen Beton herstellten. Die Römer stellten Mörtel oder Zementpaste aus Vulkanasche mit Kalk und Meerwasser her. Anschließend fügten sie vulkanische Stücke hinzuGestein, das die gleiche Rolle wie Zuschlagstoffe spielt, in den Mörtel, um Beton herzustellen. Die Geologen spekulieren, dass die Römer möglicherweise dazu veranlasst wurden, diese spezielle Mischung aus den natürlich vorkommenden Zement-Vulkanaschelagerstätten, bekannt als Tuff, die im Portus gefunden werden, zu verwendenCosanus-Gebiet in der Toskana.
Aus einer früheren Forschungsuntersuchung entdeckten die Geologen ein äußerst seltenes Mineral, das als aluminiumhaltiger Tobermorit Al-Tobermorit bekannt ist und in einer marinen römischen Mörtelprobe verwendet wird. Dieser Mineralkristall wuchs in Kalkpartikeln durch den Prozess der puzzolanischen Reaktion bei erhöhten Temperaturen. AlDie Anwesenheit von Oktobermorit in römischem Beton verwirrte die Forscher, da sie Schwierigkeiten haben, das Mineral zu synthetisieren, da es wirklich hohe Temperaturen benötigt, die nur geringe Mengen ergeben. In ihren aktuellen Studien fanden die Forscher jedoch heraus, wie es den Römern gelang, dieses Mineralmaterial einzubauenihr Beton.
[Bildquelle : Marie Jackson / Universität von Utah ]
Durch Untersuchung von gebohrten Kernen aus römischem Beton mit Methoden wie Mikrodiffraktions- und Mikrofluoreszenzanalysen fand das Team den Al-Tobermorit und eine andere Art von Mineral namens Phillipsit, die in Mikrobimssteinen gebildet wurden und die Poren in der Zementmatrix besetzten. Dieser Prozess war jedoch nicht erfolgreichpassieren nicht während der puzzolanischen Aushärtung. Stattdessen entstehen die Mineralien durch eine chemische Reaktion, die stattfindet, wenn römischer Beton mit Meerwasser in Kontakt kommt.
"Als Geologen wissen wir, dass sich Gesteine ändern", sagte Marie Jackson, die Forschungsgeologin der Universität von Utah. "Veränderung ist eine Konstante für Erdmaterialien. Wie beeinflusst Veränderung die Haltbarkeit römischer Strukturen?"
Jacksons Forscherteam fand heraus, dass das Wasser beim Filtern von Meerwasser durch die römischen Betonstrukturen in Wellenbrechern und Pfeilern bestimmte Bestandteile der Vulkanasche auflöst. Dies führt zum Wachstum neuer Mineralien, insbesondere von Al-Tobermorit und Phillipsit, die sich darin verfangenplattenartige Formen zwischen den Poren und letztendlich Verstärkung der Zementmatrix. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die ineinandergreifende Plattenbildung die Beständigkeit des Betons gegen Sprödbruch erhöht.
Könnte eine moderne Version von römischem Beton hergestellt und verwendet werden?
Jackson ausgedrückt dass die Exposition von römischem Beton gegenüber Meerwasser natürlich als nachteiliges Szenario für die Meeresstruktur angesehen wird. Tatsächlich ist der chemische Prozess jedoch ideal, um die Festigkeit der römischen Betonstruktur auch nach der puzzolanischen Reaktion zu verbessern.
"Wir betrachten ein System, das im Gegensatz zu allem steht, was man von Beton auf Zementbasis nicht erwarten würde. Wir betrachten ein System, das im offenen chemischen Austausch mit Meerwasser gedeiht."
Könnte die Industrie also einfach die neu entdeckte Wissenschaft hinter römischem Beton nutzen, um modernen Beton herzustellen? Leider nicht. Für den Anfang ist das genaue Rezept für römischen Beton nirgends zu finden. Und das spezifische Gesteinsaggregatmaterial, das die Römer verwendetenan vielen Orten der Erde nicht reichlich verfügbar. "Das Rezept war völlig verloren", sagte Jackson. Die Römer hatten Glück mit der Art des Gesteins, mit dem sie arbeiten mussten. Sie beobachteten, dass Vulkanasche Zement anbaute, um den Tuff zu produzieren. Wir haben diese Gesteine in vielen Teilen der Welt nicht, also müssten sie es tunSubstitutionen vorgenommen werden ".
Jackson arbeitet derzeit mit einem Geologen zusammen, um ein alternatives Rezept zu untersuchen und zu entwickeln, das dem von römischem Beton ähnelt. Sie verwenden spezifische Materialien, die auf der Westseite der USA gefunden werden, und das Meerwasser wird in ihren Simulationen entnommenDie Berkely Marina in Kalifornien. Einer der Nachteile von römischem Beton besteht darin, dass er im Vergleich zu modernem Portlandzementbeton eine geringere Druckfestigkeit aufweist. Diese spezielle Mischung aus römischem Beton könnte in einigen Konstruktionsfällen verwendet werden, wird jedoch wahrscheinlich nicht als Standardmatrix verwendet.