De oude Romeinen waren fantastische ingenieurs, die van alles en nog wat bouwden: wegen, aquaducten, havens en pompeuze gebouwen. Veel bouwwerken zijn van beton en sommige zijn nu, zo’n 2000 jaar later, nog altijd in verbazingwekkend goede staat.
Eén daarvan is het Pantheon, de tempel die rond 120 n.Chr. op het Marsveld in Rome werd gebouwd.
Het bijzondere aan het Pantheon, dat sinds de 7e eeuw als kerk wordt gebruikt, is niet alleen de wereldberoemde vorm, maar ook het feit dat het de grootste koepel van ongewapend beton ter wereld heeft.
En juist de bestendigheid van de koepel wekt veel bewondering en fascinatie bij ingenieurs en wetenschappers over de hele wereld.
Want terwijl de koepel al ongeveer 2000 jaar bestaat, komt het niet zelden voor dat moderne betonnen gebouwen al na een paar decennia scheuren gaan vertonen.
Raadsel wordt opgelost
Via een onderzoek naar het beton uit die tijd hebben wetenschappers tot hun grote vreugde de productiemethode van het oude bouwmateriaal achterhaald.
Op deze afbeelding van een betonmonster van een archeologische opgraving in Privernum in Italië zie je dat het beton stukjes calciumhoudende kalksteen (rood) bevat. Daarnaast bevat het elementen van onder andere siliconen (blauw) en aluminium (groen).
Het beton blijkt minuscule stukjes ongebluste kalk te bevatten, wat het onderscheidt van modern beton.
‘Ongebluste kalk wordt nu niet meer in beton gebruikt, dus waarom gebeurde dat toen wel?’ zegt Admir Masic, materiaalwetenschapper aan het Massachusetts Institute of Technology in de VS.
Samen met onderzoekers van Harvard University en collega’s van laboratoria in Zwitserland en Italië bekeken de MIT-ingenieurs het beton nader: ze maakten close-ups met een hoge resolutie en brachten de chemische samenstelling van het beton in kaart.
Helende eigenschappen
Dat het beton zo duurzaam is, heeft te maken met het mengproces van destijds. Het beton werd verhit, waardoor de minuscule stukjes kalksteen poreus werden.
Daardoor ontstonden er scheuren in het beton, waardoor het water kon reageren met de poreuze kalk.
En deze met kalk verzadigde oplossing kristalliseert en vult de scheuren, aldus de onderzoekers.
Om hun theorie te testen, mengden de onderzoekers beton op de oude manier. Daarna beschadigden ze het beton om ten slotte water in de scheuren te gieten.
Na twee weken waren de scheuren opgevuld en kon er geen water meer binnendringen.
Op basis van de resultaten willen de onderzoekers het gemodificeerde beton nu beschikbaar maken voor de commerciële markt.