Ettől lehetett különösen tartós a római beton

Időszámításunk előtt 200 körül már minden nagy építkezésen használtak betont a rómaiak, az eddigi ismereteink szerint oltott mész, vulkáni eredetű kőzettörmelék és víz keveréke volt. Számtalan, több mint 2000 éve így épített kikötő, vízvezeték vagy más építmény mind a mai napig áll, annak ellenére, hogy földrengésveszélyes helyekre épült – a modern beton pedig néhány évtized után elkezd porladni. Hosszú ideje igyekeznek a szakemberek magyarázni, minek köszönhető a római építkezések alapanyagának elképesztő tartóssága.

Nemrégiben a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) szakemberei vezette nemzetközi kutatócsoport, úgy tűnik, választ találhatott a rejtélyre: égetett mész volt a „titkos” összetevő, amelynek köszönhetően a római beton „önjavítóvá” vált.

Évtizedekig a Pozzuoli környékén bányászott vulkáni hamut, kőzettörmeléket tartották a kulcsösszetevőnek, ezt az anyagot mindenfelé szállították a birodalomban, ahol betonnal építkeztek, ezt az anyagot emlegették a korabeli leírások is. Azonban a vizsgálatokból feltárult, hogy még milliméteres nagyságú, jellegzetesen csomósodó mészkristályokat is tartalmaz a római beton, amire nincs példa a modernekben – mit keresnek akkor a rómaiban? Egészen eddig azt hitték a szakemberek, hogy ezek a rossz minőségű alapanyagok, vagy a nem elég hatékony keverés miatt jöhetett létre a római betonban. Most azonban feltárult: nagyon is része volt annak tartósságában.

A kutatók abból indultak ki, hogy az évszázadok kísérletező munkájával fejlesztett és oly precízen leírt összetevők mellett egyszerűen kizárt, hogy a mészkristályokat a hanyag keverés hozta volna létre.

Különböző nagy felbontású képalkotási eljárások és kémiai elemzések alapján rájött a kutatócsoport, hogy mi is volt a szerepük ezeknek a meszes csomóknak. A mész oltása nem eredményezhetett efféle csomókat, így nem lehetett igaz, hogy a meszet oltott formában adták hozzá a betonmasszához. Spektroszkópos elemzésekkel kiderítette a csoport, hogy e mészkristályok igen magas hőmérsékleten jöttek létre, ez pedig amiatt lehetett, hogy az oltott mész helyett égetett mésszel keverték a betont! Az égetett mész reakciói ugyanis igen nagy forrósággal járnak – e forróság járulhatott hozzá ahhoz, hogy a beton tartóssá vált.

Magas hőmérsékleten olyan reakciók játszódhattak le a betonban, amelyek hidegen nem, s így kialakulhattak másképp létre nem hozható részei a keveréknek, másrészt a meleg miatt gyorsabban is kötött a beton, ez pedig gyorsabb építkezést tett lehetővé.

A kibányászott mészkő zúzalékát kemencében hevítik, ezzel kalcium-oxidot hoznak létre, ez az égetett mész. Amikor az égetett mészhez vizet kevernek, kalcium-hidroxid jön létre, magyarul oltott mész. A mész oltása igen nagy hőfejlődéssel jár, vagyis ez egy exoterm reakció.

Az önjavítást pedig annak köszönhette e beton, hogy a mészcsomók mentén alakulhattak ki benne a mikrorepedések, amelyek aztán a beszivárgó vízzel azonnal reakcióba léptek, s új kristályosodási folyamatot eredményezve a repedést eltüntették. Ezek a reakciók teljesen „önműködően” játszódnak le, nincs szükség külső beavatkozásra hozzá. Az elmélet igazolásához a kutatók e módszerrel készítettek is betont, majd szándékosan megrepesztették: amint a repedésbe víz jutott, alig két hét alatt az önmagától „begyógyult”. Az oltott mésszel készült, minden egyéb szempontból azonos beton viszont nem javította meg önmagát.

A felfedezésnek nemcsak történelmi érdekesség a lényege: a modern építőipar is nagyon jól tudná hasznosítani a feltártakat, és abban is bíznak a kutatók, hogy a modern betonkészítés módszerének fejlesztésével annak üvegházgáz-kibocsátását is csökkenteni lehet majd.