Selbstheilende Fähigkeiten Schweizer Forscher lüften Geheimnis um römischen Beton

Vor 2000 Jahren im antiken Rom errichtete Baute trotzen teilweise bis heute dem Zerfall. Eine neue Studie mit Schweizer Beteiligung hat nun das Geheimnis hinter der Langlebigkeit des Betons der antiken Römer gelüftet: Entgegen bisherigen Annahmen haben sie ihren Beton beim Mischen erhitzt.

Die dadurch entstandene chemische Zusammensetzung des römischen Betons verlieh ihm selbstheilende Fähigkeiten, schrieben die Materialwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler in einer am Freitag im Fachblatt «Material Science» erschienen Studie. Wenn durch einen Riss Wasser in den Beton eindringt, laufen chemische Prozesse ab, die das Material stärken und entstandene Risse wieder füllen.

Die Forscherinnen und Forscher haben für die Studie Proben einer 2000 Jahre alten römischen Betonmauer in Priverno (I) genommen und mit speziellen Röntgengeräten untersucht. Die Analysen belegten, dass die Römer Beton heiss angemischt hatten und sogenannten Branntkalk einsetzten. Dadurch entstanden im Beton Kalkklumpen mit grosser Oberfläche.

Umweltfreundlicher Beton

Laut den Forscherinnen und Forschern dienen diese Kalkklumpen als Quelle für Kalzium, das bei Berührung mit Wasser entstandene Hohlräume füllt. Zudem lässt eindringendes Wasser das Kalzium mit einem weiteren speziellen Bestandteil von römischem Beton reagieren: dem Puzzolan. In früheren Studien hatten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler herausgefunden, dass dieses vulkanische Gestein im antiken Rom Beton beigemischt wurde.

Reagiert nun der Kalkstein mit dem Puzzolan, entstehen kristalline Strukturen, die mit der Zeit immer mehr aushärten. Der Beton wird dadurch verstärkt. Da das Kalzium in den Kalkklumpen gespeichert wird, bis es wegen Rissen mit Wasser in Berührung kommt, bleiben die selbstheilenden Fähigkeiten von römischem Beton über Jahrtausende hinweg erhalten.

Inspiriert vom Beton aus dem antiken Rom entwickelten die Forscherinnen und Forscher eine neue Zementmischung. «Deren Selbstheilungspotenzial ebnet den Weg für langlebigere, belastbarere und nachhaltigere Betonrezepturen», schrieben die Autoren in der Studie.