Römischer Beton – haltbar in Salzwasser


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Eine Mischung als Kalkstein und Ton sind für die Bauten, die die Menschheit heute errichtet, verantwortlich. Zement hat eine bewegte Geschichte und ist auf der heutigen Architektur nicht mehr wegzudenken. Das Pulver wird mit Wasser und Sand angerührt und in Form gebracht. Chemische Prozesse lassen ihn aushärten. So entsteht Beton, der mit Metallbewehrungen zu Stahlbeton wird. Stahlbeton lässt sich in jede gewünschte Form bringen und verbindet die Härte des Betons mit der Flexibilität des Stahls. Häuser werden heute aus Beton gefertigt. Die vorbereiteten Schalungen, in denen die Stahlkonstruktion aufgebaut wurde, werden mit Beton gefüllt und verdichtet. Nach einigen Tagen ist der Beton ausgehärtet und belastbar. Das Verfahren war schon in der Antike bekannt. Römischer Beton war sogar haltbar, wenn er in Salzwasser verwendet wurde.

Für die Ewigkeit

Häuser, die mehrere Hundert Jahre alt sind, gibt es in vielen Städten. Stadthäuser, die in Ziegelbauweise errichtet wurden, alte Bauernhäuser aus Holz, oder andere Bauten, etwa aus Lehm. Solche Häuser bleiben über viele Jahrhunderte erhalten und prägen viele Stadtbilder. Allerdings sind Ziegelbauten aufwändig. Stattdessen kommt heute Stahlbeton zum Einsatz. Der Beton ohne Stahl wäre leicht brüchig. Erst im Zusammenspiel mit der Stahlbewehrung hat der Stahlbeton die Eigenschaften, die notwendig sind, um stabile Häuser damit zu errichten. Der Stahl im Inneren des Betons ist gegen Korrosion geschützt und bleibt damit flexibel und stabil. Die beiden Baustoffe sind fest miteinander verbunden. Solange das so bleibt, ist Stahlbeton für die Ewigkeit gemacht.

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Zement ermöglicht uns rasch und haltbar zu bauen. Die hohe Festigkeit erlaubt große und hohe Konstruktionen

Carbonatisierung

In der Realität ist Stahbeton aber bereits nach 70 Jahren abrissreif. Der Grund dafür ist die sogenannte Carbonatisierung. Der Beton reagiert mit dem Kohlendioxid in der Luft. Das schadet dem Beton nicht direkt. Er wird dadurch stabiler und härter. Allerdings sinkt mit der Carbonatisierung auch der PH-Wert des Betons. Das begünstigt die Korrosion des Stahls. Kommt Feuchtigkeit hinzu, dann kann die Stahlbewehrung rosten. Das bringt drei negative Effekte mit sich. Der Stahl löst sich vom Beton. Die beiden Baustoffe sind nicht mehr fest miteinander verbunden. Der Stahl verliert durch die Korrosion an Festigkeit und Tragfähigkeit. Die Korrosion vergrößert das Volumen des Stahls.

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Der Beton platzt auf, wenn der Stahl im Inneren rostet

Aufplatzen

Rostet die Stahlbewehrung, dann erhöht sich ihr Volumen um den Faktor 2,5. Das führt dazu, dass der Beton aufplatzt. Man kennt den Anblick rostiger Bewehrung, die in einer Lücke des Betons zu sehen ist. Ist es einmal so weit, verliert der Stahlbeton an Festigkeit. Eine Sanierung, oder ein Abriss sind die Folgen. Seit etwa 2.000 Jahren steht in Rom das Pantheon. Der römische Tempel, dessen Kuppel mit über 43 Metern lange Zeit die größte Kuppel der Welt war, steht heute genauso stabil da, wie im 2. Jahrhundert, in dem er erbaut wurde. Dabei haben die römischen Baumeister in der Kuppel den ersten Leichtbeton der Geschichte verwendet. Beton, der immer noch stabil ist.

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Ist die Stahlbewerung korrodiert und der Beton nicht mehr stabil genug, muss das Gebäude abgerissen werden

Römischer Beton

Die Römer kannten den Beton bereits und nutzten ihn für viele ihrer Bauwerke. Heutige Wissenschaftler beschäftigt der römische Beton und sein Geheimnis. Die Römer mischten nämlich Pozzolane mit dem Zement. Die Vulkanasche auf Neapel hat die Eigenschaften des Betons deutlich verbessert. Mit gebranntem Kalk erzeugten die Römer Pozzolan-Mörtel, aus dem sie schließlich den Beton herstellten, den wir bis heute in ihren Bauten bewundern können.

Pozzolanische Reaktion

Pozzolane reagiert mit dem gebrannten Kalk und bildet eine neue chemische Verbindung. Dass der resultierende römische Beton sehr widerstandsfähig und hart ist, war den Römern bereits bekannt. Aber das ist nicht der einzige Vorteil des römischen Beton. Innerhalb des Baustoffs laufen mit der Zeit Kristallisationsprozesse ab. Es bilden sich kristalline Strukturen, die die Hohlräume im Beton füllen und ihn nach und nach immer fester werden lassen. Diese Reaktion führt zu einem Baustoff, der Jahrtausende überdauert. Das allerdings nicht nur überirdisch. Das Colloseum, oder das Pantheon sind nicht die einzigen Zeugen, der römischen Baukunst, die heute noch existrieren. Auch im Meer haben die Römer Anlagen gebaut, die die Jahrhunderte überdauert haben.

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Die Kuppel des Pantheon ist auf dem weltweit ersten Leichtbeton gebaut

Der Hafen von Caesarea

Der römische Architekt Marcus Vitruvius Pollio beschreibt die Vorzüge des pozzolanischen Betons. Besonders hebt er die Eigenschaften den Baustoffs unter Wasser hervor. Die Mischung aus Vulkanasche und Kalk wurde, zusammen mit lokalem Kurkastein, für die Befestigung des Hafens von Caesarea verwendet. Dazu wurden 20.000 Tonnen Vulkanasche aus der Gegend von Neapel nach Israel gebracht. Die Hafenkonstruktion wurde in Holzkonstruktionen gegossen und härtete unter Wasser aus. Wo heutiger Beton versagt, gelang den Römern eine haltbare Anlage unter Wasser zu bauen.

Stabil und langlebig

Der römische Beton ist also haltbar in Salzwasser. Eine Tatsache, die er den Eigenschaften der Vulkanasche verdankt. Moderner Beton löst sich im Salzwasser auf. Der römische Beton wird immer dichter, wenn er mit dem Meerwasser reagiert. So schließen sich die Hohlräume und der Beton wird abgedichtet. Die Römer haben entlang der Küste mindestens 13 solche Hafenanlagen in Israel, Griecenland und Ägypten gebaut. Alle Konstruktionen sind heute noch erhalten.

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Die Hafenanlagen von Caesarea trotzen seit Jahrtausenden dem Meerwasser

Nachbauten

Natürlich ist das Wissen um den possolanischen Beton der Römer auch heute begehrt. Allerdings ist die Vulkanasche nicht in ausreichend großer Menge vorhanden. Es gibt also Experimente mit anderer Asche. Recycelte Industrieasche ist ein vielversprechender Kandidat. Neben der höheren Festigkeit des Betons ist auch die geringere Temperatur beim Brennen des Zements ein großer Vorteil. Das Material ist also umweltfreundlicher und gleichzeitiger stabiler als die moderne Mischung. Wie viele andere Errungenschaften der Menschheit war auch der Zement und der Beton für lange Zeit verschwunden. Heute beginnen wir wieder die antiken Techniken zu verstehen und müssen erkennen, dass unsere Vorfahren uns in vielen Punkten weit voraus waren.

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