Sterk Romeins beton

Sterk Romeins beton

Sterk Romeins beton

Krachtige chemie van vulkaanas, kalksteen en water voorkomt scheurvorming

Wat hebben moderne viaducten, kantoorgebouwen en winkelcentra gemeen? Beton. Je zou zeggen dat het een typisch bouwmateriaal van deze tijd is, maar niets is minder waar. De oude Romeinen gebruikten het al. En hoe. Dat iconische gebouwen als het Pantheon en de Markten van Trajanus na bijna tweeduizend jaar nog zo fier overeind staan, is te danken aan beton. En aan de Romeinse bouwmeesters natuurlijk.

Of ze het zelf geweten hebben is maar zeer de vraag, maar de Romeinen maakten beton met een bijzondere chemische samenstelling. Dertig jaar voor het begin van onze jaartelling beschreef bouwkundige Marcus Vitruvius Pollio de basisingrediënten van de Romeinse betonmortel: vulkanische as, kalksteen en water. Samen vormen ze de natte pap die na uitharding de stenen in het beton bij elkaar houdt. De Romeinse betonexpertise was zelfs zo groot dat het mogelijk was bouwerken (deels) onder water te bouwen.

Betonmonsters

De Amerikaanse onderzoekster Marie Jackson van de University of California in Berkeley ontdekte hoe de chemie van de mortel het Romeinse beton zijn bijzondere eigenschappen geeft. De afgelopen jaren nam ze betonmonsters uit allerlei Romeinse bouwwerken onder de loep. Met CT-scans en röntgendiffractie bepaalde ze de structuur en de chemische samenstelling. Bovendien maakte ze zelf 'vers' Romeins beton en stelde vast hoe dat uithardt.

Duidelijk werd dat mineralen in de Romeinse mortel (met name calcium-, aluminium- en siliciumverbindingen) op een hele nuttige manier reageren. Allereerst ontstaat er een hele stevige binding tussen de mortel en de stenen, zodat het beton supersterk is. Minstens zo bijzonder is dat er bij het uitharden van de mortel minuscule 'scheurstoppende' kristalletjes ontstaan.

Seismische trillingen

De kristalletjes voorkomen dat microscheurtjes - die altijd ontstaan als grote krachten op het beton inwerken - tot grotere, verwoestende scheuren uitgroeien. Zo hebben de bouwwerken zelfs seismische trillingen kunnen doorstaan. En zo beschikt het Pantheon bijna twee millennia na de bouw nog steeds over de grootste koepel ter wereld gemaakt uit puur, onversterkt beton. Waarbij overigens ook de uitgekiende constructie, met een open 'oog' (oculus) in de top, een niet te onderschatten rol speelt.

Het is nog niet duidelijk of de onderzoeksresultaten van Jackson tot verbetering van hedendaags beton kunnen leiden. In de supersnel hardende betonsoorten van tegenwoordig krijgen de mineralen waarschijnlijk niet genoeg tijd om de reacties aan te gaan waar de Romeinen zo'n baat bij hadden. Toch neemt de interesse voor het Romeinse beton toe, met name in landen waar de vulkaanas voor het opscheppen ligt.

Alle afbeeldingen: Wikimedia Commons.
 
Terug naar overzicht