A római beton kémiai titka

Számos római betonépítmény a mai napig áll, annak ellenére, hogy a modern betonra nézve pusztító hatásoknak van kitéve kétezer éve. Azt ugyan tudjuk, hogy a római betonhoz vulkáni hamut is kevertek, a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) vezette friss vizsgálat azt mérte fel, hogy a Caecilia Metella nevű arisztokrata hölgy síremléke mitől vált különösen időtállóvá. Az eredmények a modern beton élettartamának növelését is elősegíthetik.

A síremlék rotundájának vizsgálata alapján a felhasznált beton minősége itt meghaladta a férfi kortársainak síremlékeihez használtat, mégpedig az építész által választott vulkáni összetevőknek köszönhetően, amelyek a talajvízzel és az esővízzel érintkezve speciális kémiai reakciókat eredményezve erősítették a betont. Az MIT és a Utahi Egyetem kutatói az ősi beton kémiai elemzésébe vágtak bele, azt akarták kideríteni, hogy pontosan milyen ásványi összetevők és reakciók felelősek az időtállóságért, az eredményeiket pedig a Journal of the American Ceramical Society szaklapban közölték.

Caecilia Metella maga is arisztokrata volt, majd Marcus Crassus családja tagjává vált házasság révén. A síremlék időszámításunk előtt 30 körül épült a Via Appián, magassága mintegy 21 méter, átmérője pedig 29 méter. Az előkelő helyen épített robusztus síremlék azt jelzi, Caecilia nagy tiszteletnek örvendett, a 2050 éves beton pedig még mindig kitart.

Vitruvius hadmérnök-építész technikai részleteket tartalmazó leírását ismerjük, ez egyidős a síremlékkel: vastag tégla vagy vulkáni eredetű kőből készült falak építéséhez mésszel és aggregátumként vulkáni tefrával (a robbanásos kitörések során lerakódó törmelékes, laza szerkezetű vulkáni kőzetanyag) kevert habarcsot használtak. Ezzel olyan szerkezetek készülhettek, amelyek, ahogyan a mester írta, „hosszú idő múltával se omlanak le”. Az ókori építész szavai igaznak bizonyultak, hisz számos római építmény remek állapotban maradt ránk.

Azt azonban nem tudhatták az ókorban, hogy milyen kémiai reakciók játszódtak le a betonban, amik a szilárdságot fokozták, így nem tudhatták azt sem, hogy az aggregátumként használt vulkáni kőzetekben lévő leucit nevű ásvány kristályai az idők során miként oldódnak fel lassan, s miként rendeződik át ennek hatására a habarcs kötőanyaga és a kőzetdarabok közti kémiai kapcsolat, folyamatosan javítva a beton szilárdságát. (A modern betonban az aggregátum általában közönséges kavics, sóder, vagy murva.)

A kutatók számos vizsgálati technológiát, mikroszkópos és összetétel-elemző módszert vettek igénybe a beton tulajdonságainak feltárásához, s ebből kiderült, hogy a leucitból az esővíz és a talajvíz kioldotta a káliumot, amely azután a habarcsba jutott, s abba beépült. Ennek köszönhetően egyre szilárdabbá vált az összeköttetés az aggregátum és a habarcs közt. A modern betonban a hasonlóan nagy mennyiségű kálium pont ellentétes hatással járna: mikrorepedések keletkeznének és romlana a beton szerkezeti egysége. A római betonépítményekben azonban a leucitból víz hatására folyamatosan kioldódó kálium miatt átalakult, javult és egyre erősebbé vált a kötés. Az javított a legtöbbet a római betonon, ha ahhoz aggregátumként a leucitban gazdag vulkáni kőzeteket használták fel, és az építményt rendszeresen érte a víz is.