Az ókori római birodalom monumentális építményeinek gyakorta használt alapanyaga az úgynevezett opus caementicium volt, amiről később a cement kapta a nevét: ez a keverék a mai kor betonjához hasonló összetételű és funkciójú anyag volt, ami azonban sokkal tartósabbnak bizonyult az évezredek során, mint a modern változatok. A római beton különleges ellenállóképességét többek között az öngyógyításra való adottsága adja, ennek köszönhető, hogy az időjárás viszontagságai nem tudták évszázadok alatt sem kikezdeni a Pantheont, a Domus Aureát (Néró császár Aranyházát) és sok más, a mai napig álló legendás építményt.

Az opus caementicium összetételének egyik fő hozzávalóját a vulkáni hamu adta, ami nagy mennyiségben rendelkezésre állt a birodalomban. A tefra, vagyis a vulkánok által kilövellt üledékanyag egyik lelőhelye a Vezúv közelében lévő Pozzuoli környéke volt, az erről elnevezett pozzolana (puccolán) három változata is ismert volt: a Pozzolane Rosse, a Pozzolane Nere és a Pozzolanelle. Ezeknek az alapanyagoknak a szilárdság szempontjából fontos összetevője a leucit volt, ami vízzel keveredve egyre keményebb kötőanyagot hozott létre az ásványból kioldódó kálium miatt. Emellett az Al-tobermoritnak, egy kalcium-szilikát-hidrát ásványnak a kristályosodása is szerepet játszott a folyamatban, ahogy azt egy 2017-es tanulmányban ismertette egy nemzetközi kutatócsoport.

Arról, hogy a betont érő víz, a mai kor tapasztalataival ellentétes módon, inkább megerősíti, mintsem gyengíti az épületek szerkezetét, régóta tudnak a szakértők, mivel már Idősebb Plinius, az időszámításunk szerinti első évszázadban élt író is megemlítette feljegyzéseiben, de azt, hogy pontosan hogyan zajlik a folyamat, csak mostanában kezdik felderíteni a tudósok. A legújabb vizsgálatok során felfedezték, az opus caementicium ellenállóképességét részben az összetételének, részben az elkészítési módszernek köszönhették, mivel a keverés technikája is hozzájárult a vegyület megfelelő struktúrájának kialakításához.

Az MIT (Massachusetts Institute of Technology) kutatói az olaszországi Priverno településénél található Privernum régészeti terület római kori falából vettek mintát és ennek elemzésével jöttek rá, milyen célt szolgálnak azok a milliméternyi kis csomósodások, amelyek az anyagban gyakran megjelentek. Mint kiderült, a csomók mészből állnak, amelyek azért kerültek a keverékbe, mert az egyik összetevő, az égetett mész vegyítés közben a vízzel reakcióba lépve hőt termelt és az exotermikus folyamat során a mésznek nem volt elég ideje teljesen feloldódni.

Ahogy azt a kísérletről beszámoló Science is írja, a kutatók a laboratóriumban ahhoz hasonló vegyületet hoztak létre, mint amit a rómaiak is használtak és majdnem egyező szerkezetű, csomókat tartalmazó anyagot kaptak eredményül. A tesztek során a mesterségesen létrehozott repedések a betonban, víz hozzáadása után, szintén "behegedtek": körülbelül 0,6 milliméter széles hézagokat lehetett így eltüntetni, ami arra utal, hogy a mészrészecskék nem véletlenül kerültek a vegyületbe, hanem azért, hogy erősítsék a betont. A repedések ugyanis leginkább a mészdarabok mentén alakultak ki, amelyek később a beszivárgó víz hatására kalcium-karbonáttá kristályosodtak és befoltozták a lyukakat.

A római beton speciális adottságainak életre keltése a mai anyagokban a tartósság megalapozásán kívül az építőipar környezeti terhelésének csökkentésével kapcsolatosan is előnyös lenne, mivel a régi típusú anyagban lévő pozzolana kevesebb szén-dioxid kibocsátással készíthető el, mint a cement. Ha a pontos recept vagy az ókori Rómában rendelkezésre álló anyagok nem is érhetőek már el a jelen építészeti számára, de nagyon hasonló keveréket lehetséges alkotni és több cég is kísérletezik ezzel a módszerrel. Az osztrák Rieder Group például azt célt tűzte ki maga elé, hogy 2027-re teljes mértékben száműzi a cementet a termékeiből és ennek érdekében váltottak a pozzolana használatára, ami 30%-kal redukálta a betonkeverék szén-dioxid kibocsátását.

(Fotó: Wikimedia Commons)

A fosszilizálódás a kulcs a légköri szén-dioxidból előállított betonhoz A Tokiói Egyetem Építészeti Tanszékének kutatói csökkentenék a beton előállítása miatti szén-dioxid kibocsájtást egy új módszerrel.