Hoe Romeins beton zichzelf herstelt

Duizenden toeristen vergapen zich elk jaar aan het Pantheon en het Colosseum. Dat veel Romeinse monumenten de tand des tijds doorstaan hebben, is te danken aan de ongelooflijke duurzaamheid van Romeins beton. Onderzoekers proberen dan ook al lang het recept voor dit bouwmateriaal te achterhalen.

Een internationaal team van onderzoekers zocht het antwoord in de witte kalkinclusies in Romeins beton, kleine stukjes kalksteen die niet in moderne betonrecepten zitten. Tot nu dachten specialisten dat het ging om een slordig mengproces of slechte grondstoffen.

Admir Masic, professor burgerlijke en milieubouwkunde aan MIT en een van de auteurs van de studie vond dat onwaarschijnlijk. ‘De Romeinen staken veel moeite in het maken van een uitstekend constructiemateriaal op basis van gedetailleerde recepten die eeuwenlang geperfectioneerd zijn. Waarom zouden ze dan zo weinig moeite hebben gedaan om de productie van een goedgemengd eindproduct te garanderen?’

Ongebluste kalk

Een reeks chemische analyses van betonmonsters van de Italiaanse archeologische site Privernum achterhaalde de aard en het doel van de kalkinclusies. De Romeinen verkregen die door ongebluste kalk te mengen in het betonmengsel. Daardoor ontstaan hoge temperaturen. Die zorgen er op hun beurt voor dat de kalkinclusies poreus zijn, en daarom zeer reactief en breekbaar.

Scheurtjes ontwikkelen zich dan ook het gemakkelijkst naast deze kalkinclusies. Wanneer water de scheurtjes binnendringt, lossen de kalkinclusies deels op in het water. Die oplossing kristalliseert waardoor de scheurtjes automatisch gevuld worden. De kalkoplossing reageert ook met sommige andere materialen in het beton, zoals vulkanische assen, en versterkt die. Volgens de onderzoekers maakt dit proces waarmee het beton schade direct zelf kan herstellen, Romeins beton mogelijk zo duurzaam.

Duurzaam beton

Het team nam ook de proef op de som. Beton gemaakt met ongebluste kalk werd opzettelijk gebroken, waarna de onderzoekers constant water door de scheur lieten vloeien. Na twee weken was die volledig dicht en kon er geen water meer door. Een scheur in een ander experiment, met beton zonder ongebluste kalk, herstelde zichzelf niet.

De onderzoekers willen nu het oude recept naar de moderne tijd halen. ‘Het is spannend om na te denken over hoe dit duurzamere betonrecept de levensduur van betonconstructies kan verlengen’, besluit Masic. Dat betonconstructies minder snel hersteld of vervangen zouden moeten worden, zou immers goed nieuws zijn voor het klimaat. Betonproductie stoot momenteel ongeveer acht procent van globale broeikasgassen uit. De productie van Portlandcement, een hoofdbestanddeel van veel beton, stoot een ton CO2 uit per ton cement. De onderzoekers hopen dan ook dat dit onderzoek de klimaatimpact van betonproductie kan verminderen.