Beton: Weshalb das Pantheon seit bald 2000 Jahren überdauert

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Bauten der Römer wie das Pantheon überdauern Jahrtausende. Möglich macht es unter anderem ihr Baumaterial: Beton. Ein Forschungsteam des MIT mit Schweizer Beteiligung hat das Geheimnis seiner Stabilität gelüftet.

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Das Pantheon in Rom.

Das beinahe 2000jährige Pantheon in Rom dürfte eines der spektakulärsten, noch erhaltenen Zeugnisse römischer Ingenieurskunst sein: Bis heute gilt seine Kuppel als grösste unbewehrte Betonkuppel der Welt. Im Gegensatz zu zahllosen neueren und neuen Betonbauten ist es noch immer intakt.

Eine Forschungsgruppe um Admir Masic vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) mit Schweizer Beteiligung, dem Istituto di meccanica deimateriali (IMM) in Grancia TI, hat das Geheimnis der Stabilität des Baumaterials nun gelüftet, wie das MIT in diesen Tagen mitteilte.

Bislang war die Wissenschaft davon ausgegangen, dass der Schlüssel dafür in Puzzolan liegt. Dabei handelt es sich um eine vulkanische Asche aus der Gegend von Pozzuoli am Golf von Neapel, die die Baumeister im ganzen römischen Reich für die Herstellung von Beton verwendeten.

Doch die Ursache für die Robustheit des römischen Betons liegt offenbar woanders, wie Masic und sein Team bei der Untersuchung von Proben einer antiken Mauer im rund 90 Kilometer südlich von Rom gelegenen Priverno herausgefunden haben. Und zwar in einem charakteristischen Merkmal des antiken Materials: zahllosen millimeterkleinen Kalkklümpchen. „Die Steinchen kommen in modernen Betonrezepturen nicht vor. Warum aber sind sie im antiken Beton vorhanden?“, fragte sich Masic. Die Erklärung, dass die kleinen Klumpen lediglich ein Ausdruck mangelnder Qualität sind, überzeugte Masic nicht. „Denn wenn die Römer damals so viel Aufwand in die Herstellung eines hervorragenden Baumaterials gesteckt und sich akribisch an die jahrhundertelang optimierten Rezepturen gehalten haben, weshalb sollten sie so wenig Interesse an der Produktion eines gut gemischten Endprodukts gehabt haben?“

Heiss gemischter Beton

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Die Kuppel gilt bis heute als grösste ihrer Art.

Bis anhin nahm man an, dass die Kalkeinschlüsse beim Löschen respektive bei der Herstellung des Betons entstanden sind. Allerdings reicht dieser Prozess allein nicht aus, um die Kalkklumpen zu erklären. Masic vermutete deshalb, dass die Baumeister vor 2000 und mehr Jahren den Kalk als Branntkalk oder vielmehr in ungelöschter Form verwendet haben. Das heisst, der Beton wurde heiss gemischt.

Dass Masic mit seiner Annahme richtig liegen dürfte, zeigt der Umstand, dass die weissen Klümpchen aus unterschiedlichen Kalziumkarbonaten bestehen. Zudem geht aus spektroskopische Untersuchungen hervor, dass die kleinen Steine bei extremen Temperaturen entstanden sind. Seine Stabilität verdankt der Stoff aus dem Parthenonkuppel gebaut worden ist somit der Tatsache, dass er heisst gemischt worden ist.

„Das Heissmischen hat zwei Vorteile“, resümiert Masic. Erstens ermöglichten die hohen Temperaturen im gesamten Beton chemische Verbindungen, die sich bei der Verwendung von gelöschtem Kalk nicht bilden würden. „Zweitens verkürzt diese erhöhte Temperatur die Aushärtungs- und Abbindezeiten erheblich, weil sie sämtliche Reaktionen beschleunigt, was eine wesentlich kürzere Bauzeit ermöglicht." (mai/mgt)

Die ausführliche Pressemitteilung des MIT auf https://news.mit.edu