Römischer Beton bildet das Rückgrat vieler Bauwerke von Hafenanlagen bis zu Aquädukten, die seit über 2000 Jahren Wind, Wetter und Erdbeben trotzen. Die Arbeitsgruppe um Admir Masic am MIT untersucht seit Jahren, warum dieser Baustoff so aussergewöhnlich dauerhaft ist und stützt sich dabei auf chemische Analysen antiker Mörtel. Bereits 2023 formulierte das Team die Hypothese, dass die Römer Kalk nicht als fertig gelöschten Brei einsetzten, sondern als Branntkalk zusammen mit Vulkanasche trocken mischten und erst danach Wasser zugaben.
Pompeji als konservierte Baustelle
Die jüngsten Untersuchungen basieren auf einer einzigartigen Fundstelle in Pompeji. Einer durch den Vesuvausbruch von 79 n. Chr. «eingefrorenen» Baustelle mit halbfertiger Mauer, Materialhaufen und Werkzeugen. In Proben aus den vorgemischten Trockenhaufen, aus im Bau befindlichen Wänden und aus fertigen Bauteilen fanden die Forschenden nicht nur die bekannten weißen Kalkklasten, sondern auch unversehrte Fragmente von Branntkalk in der Trockenmischung. Das spricht dafür, dass die Löschreaktion, also das Reagieren des gebrannten Kalks mit Wasser, erst beim eigentlichen Mischen und Erhärten des Betons stattfand und nicht vorgängig, wie es in klassischen Beschreibungen dargestellt wird.
Widerspruch zu Vitruv und wie er sich auflöst
Vitruv schilderte im 1. Jahrhundert gegen Chr. in «De architectura», dass Kalk zunächst mit Wasser gelöscht und dann mit Zuschlägen vermischt worden sei. Die nun identifizierte Heissmischtechnik weicht davon ab, indem der Kalk als Branntkalk in der Trockenphase mit Vulkanasche kombiniert wird und das Wasser erst danach hinzukommt. Isotopenanalysen der Mörtel belegen die charakteristischen Karbonatisierungsverläufe, die zu diesem Prozess passen und sich von Mörteln mit vorgängig gelöschtem Kalk unterscheiden. Anstatt Vitruv komplett zu «widerlegen», deuten Fachkreise die Befunde eher so, dass seine Beschreibung nicht das gesamte Spektrum der römischen Praxis abbildet. Regionale oder zeitliche Varianten wie das Heissmischen scheinen verbreiteter gewesen zu sein, als lange angenommen.
Selbstheilender Beton als Vorbild für morgen
Der Heissmischprozess erzeugt beim Kontakt von Branntkalk und Wasser erhebliche Wärme, wodurch reaktive Kalkpartikel in der Betonstruktur eingeschlossen werden. Bilden sich später Mikrorisse, können sich diese Partikel erneut lösen, mit eindringendem Wasser reagieren und die Risse wieder verfüllen. Ein Mechanismus der Selbstheilung, der die Langlebigkeit römischer Bauwerke plausibel erklärt. Die neuen Erkenntnisse fliessen in die Entwicklung moderner, nachhaltiger Beton ein. Ziel ist, CO₂-intensive Bindemittelanteile zu reduzieren, die Lebensdauer von Bauwerken massiv zu verlängern und damit den Ressourcenverbrauch des Bauwesens zu senken. Ganz im Sinne eines antiken Vorbilds, das erst jetzt chemisch vollständig verstanden wird.