19.01.2023

Produkt
Beton Kultur Nachhaltigkeit

Römischer Beton repariert sich selbst 

von Arian Schlichenmayer
Bourse de Commerce, Paris, Tadao Ando, Foto: Gabriella Clare Marino / Unsplash

Antiker römischer Beton ist ein wahrer Wunderstoff. Schon vor weit mehr als 2.000 Jahren, noch vor Beginn unserer Zeitrechnung, gelang es den Römern, Betonrezepturen zu entwickeln, über die wir heute nur staunen können. Seine Geheimnisse gibt der altrömische Beton nur allmählich Preis. Erst vor kurzem haben Forscher ein weiteres gelüftet. 

Beton ist schon praktisch: Aus einem trockenen Pulver wird nach Zugabe von herkömmlichem Wasser eine einfach und nahezu beliebig formbare Masse, die nach dem Abbinden so hart wie Stein wird. Seine hervorragende Druckfestigkeit macht ihn zu einem bestens geeigneten Baustoff auch für hoch aufragende Gebäude. Da ist es kaum verwunderlich, dass Beton zu den meistproduzierten Materialien der Menschheit zählt. Zement ist die wichtigste Zutat des Betons. Er stellt das Bindeglied zu den Zuschlagstoffen wie Sand, Kiesel oder Steinbruch dar, ist für den Beton maßgeblich eigenschaftsbestimmend. Er wird weltweit mittlerweile in einer Menge von mehr als vier Milliarden Tonnen pro Jahr hergestellt.

Forscher beobachten, dass mithilfe von Wasser, dass in Spalten im Beton eindringt, Kalkpartikel durch Umwandlung und Mineralisierung einen Spalt von 0,5 Millimeter innerhalb von 30 Tagen fast ganz schließen können.  Foto: Georg Arthur Pflüger / Unsplash

Betonkrebs macht Straßen zu schaffen 

Anders als der antike römische Beton aber wird heute hergestellter Beton in der Regel auf eine Lebensdauer von nur 50 bis 100 Jahren ausgelegt. Und selbst diese verhältnismäßig kurze Zeitspanne kann manchmal nicht ganz ausgeschöpft werden. Ein prominentes Beispiel hierfür sind zahlreiche Autobahnabschnitte, die in Deutschland in den 90er- und 2000er-Jahren gebaut wurden. Die Fahrbahnen der A2, A9, A12 und weiteren Autobahnen erleiden Schäden durch die Alkali-Kieselsäure-Reaktion – auch „Betonkrebs“ genannt. Dabei reagiert Kieselsäure aus bestimmten Kieselarten mit dem Zement und macht ihn in der Folge rissig. In die entstandenen Risse kann Wasser eindringen, das sich bei Frost ausdehnt und den Beton schließlich noch weiter aufsprengt. Römischer Beton verhält sich hier anders.

Seit rund 2.000 Jahren besticht das heute noch aktiv genutzte Pantheon in Rom mit seiner Architektur – durch seinen sehr guten Zustand. Foto: Jorgen Hendriksen / Unsplash
Die Römer gossen die im Durchmesser von 43,45 Meter große Kuppel in einem Stück – aus zementartigem Mörtel und kleingehauenem Steinwerk. Foto: Mathew Schwartz / Unsplash

Römischer Beton: Pantheon und Hafenmauern

Bauwerke hingegen, wie das Pantheon in Rom mit seiner spektakulären Kuppel aus antikem Beton stehen heute hingegen noch in einem sehr guten Zustand da – und das immerhin nach annähernd 2.000 Jahren. Oder aber antike römische Hafenbauten. Moderner Beton verträgt Salzwasser nicht gut und wird nach wenigen Jahrzehnten der Einwirkung brüchig. Bei römischen Hafenmauern aber verhält sich die Sache umgekehrt und das Material wurde durch den Kontakt zum Meerwasser im Laufe der Jahrhunderte sogar noch fester und widerstandsfähiger.


Kalkpartikel verleihen Selbstheilungskräfte 

Ein maßgebender Faktor für die hervorragende Haltbarkeit des römischen Betons ist die Vulkanasche, die zu seiner Herstellung verwendet wurde. Sie bildet im Beton ein Kristallgefüge aus, das Aluminium-Tobermorite heißt und im Zusammenspiel mit Meerwasser zur Härtung des Baumaterials führt und dessen Widerstandsfähigkeit erhöht. Erst vor kurzem machten Forscher einen weiteren Faktor aus, der für die erstaunlichen Eigenschaften römischen Betons mitverantwortlich ist. Eine Forschungsgruppe am Massachusetts Institute of Technology (MIT) identifizierte in einer Anfang 2023 publizierten Studie kleine Partikel gelöschten und ungelöschten Kalks, die im Zusammenspiel mit der umgebenden Zementmatrix in der Lage sind, entstandene Risse wieder aufzufüllen und sich so selbst reparieren. In Versuchen konnten die Forscher beobachten, dass Wasser, dass in Spalten im Beton eindringen konnte, die ungelöschten Kalkpartikel zu gelöschtem Kalk verwandelte und durch die darauffolgende Mineralisierung einen Spalt von 0,5 Millimeter innerhalb von 30 Tagen fast ganz schließen konnte.  

Römischer Beton beziehungsweise die Erkenntnisse aus dessen Chemie geben interessante Denkanstöße, lassen sich allerdings leider nicht ganz ohne Einschränkungen auf heute zu errichtende Bauwerke übertragen. Der Hauptgrund dafür: Antike Betonrezepturen sind weit weniger druckfest als moderne Betone.

Während der antike Baustoff die Gebäude fortbestehen lässt, sollten andere Architekturbestandteile mit der Zeit ausgetauscht werden. So beispielsweise antike Dachziegel. In Pompeji werden gerade alte Ziegel mit Solarzellen ausgetauscht. Mehr über die Solarziegel, die klassische Klosterziegel imitieren, hier.

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