Innovatie door recept Romeins beton
Auteur: Harry Lindelauf
Fotografie: MIT, Thermenmuseum Heerlen, Phillippe Debeerst , L’Oeil Photography/Thermenmuseum, Harry Lindelauf
Hoe kun je beton maken dat langer stand houdt en dat bij de productie minder belastend is voor het milieu? Onderzoekers uit de VS en Zwitserland zochten die innovatie en hebben nu de oplossing: het blijkt een 2300 jaar oud recept voor beton van de Romeinen.
Professor Admir Masic van het Massachusets Institute for Technology (MIT) in de VS leidde de zoektocht met deelname van de universiteit van Harvard en een Zwitsers instituut voor materiaalonderzoek. Masic vond de sleutel in kleine stukjes beton uit de Romeinse stadsmuur van Proverno bij Rome.
Bekend is dat Romeins beton zeer lang stand houdt: de koepel van het Pantheon dateert uit het jaar 128. Ook is bekend dat een ander recept voor Romeins beton dankzij de toevoeging van vulkaanas onder water uithardt en in de loop der tijd zelfs sterker wordt. Lang is gedacht dat daarmee alles bekend was van het Romeinse beton.
Foto: het Pantheon in Rome. Deze versie is gebouwd rond het jaar 128. De afmetingen zijn indrukwekkend: de betonnen koepel heeft een doorsnede van 43,30 meter en is ook 43,30 meter hoog. De opening in de koepel heeft een doorsnede van negen meter.
Slordig beton
Het team van Masic ging toch door en analyseerde de samenstelling van het stukje beton uit Proverno met de modernste technieken. Masic vond het opvallend dat het Romeinse beton millimeters grote stukjes calciumcarbonaat bevatte, ingebed in kalkachtig materiaal. Dat was al eerder ontdekt maar afgedaan als het resultaat van slordig beton mengen.
Masic zette vraagtekens bij die aanname: ‘Als de Romeinen zo veel inspanningen deden om een buitengewoon constructiemateriaal te maken waarbij ze alle gedetailleerde recepten volgden die in de loop van vele eeuwen waren verbeterd, waarom zouden ze dan zo weinig moeite doen om te zorgen voor de productie van een goed gemengd eindproduct?’
foto: fragment uit een afvalkuil bij het Thermenmuseum in Heerlen. Een stukje vloer met mozaïeksteentjes ingelegd in rose gekleurd beton.
Ongebluste kalk
Het team ontdekte dat de stukjes mineraal ontstaan als beton wordt gemaakt met ongebluste kalk waar normaal gesproken gebluste kalk wordt gebruikt. Het verschil ontstaat door de chemische reactie in het beton-mengsel. Bij die reactie komt veel warmte vrij die leidt tot de vorming van de stukjes mineraal.
Waarom het Romeinse beton zo lang stand houdt, ontdekte Masic ook. Het blijkt dat het beton kleine scheurtjes zelf herstelt. Water dat door de scheurtjes in het beton dringt, lost kalk op uit de stukjes calciumcarbonaat. Dat kalk kristalliseert en dicht scheuren tot een 0,5 millimeter breed, zo bleek uit testen in het laboratorium. Masic hoopt dat het onderzoek helpt om de milieu-impact van cementproductie te verminderen. Nu bedraagt die circa 8 procent van de wereldwijde uitstoot aan broeikasgassen. Het Romeinse beton anno 2023 moet daarvoor zorgen met een langere levensduur en de ontwikkeling van beton dat minder weegt.
foto: Een stukje beton. Het calcium licht rood op, silicium blauw en aluminium groen. Het calcium dat verantwoordelijk is voor de unieke zelfherstellende eigenschappen is zichtbaar in het onderste deel van de afbeelding.
Het Pantheon en het Colosseum zijn twee wereldberoemde voorbeelden van Romeinse gebouwen die gebouwd konden worden dankzij het Romeinse beton. Langs de Via Belgica in Zuid-Limburg is Romeins beton gebruikt bij de bouw van de pijlers voor de Maasbrug in Maastricht. Ook voor de thermen in Heerlen werkten de Romeinen met beton, bijvoorbeeld als drager voor een mozaïekvloer.
