Romeins beton

Marcus Vitruvius Pollio beschreef rond 25 voor Christus in zijn Tien boeken over architectuur een aantal te onderscheiden soorten aggregaat geschikt voor de bereiding van kalkmortels. Voor structurele mortels adviseerde hij puzzolaan, een vulkanisch zand uit Pozzuoli met een bruin-geel-grijze kleur indien het in de buurt van Napels werd gewonnen en met een roodbruine kleur wanneer het uit de buurt van Rome kwam. Vitruvius geeft een verhouding van 1 deel kalk op 3 delen puzzolaan voor gebouwen en een 01:02 verhouding van kalk/pulvis Puteolanus voor constructies onder water. Er zijn veel historische referenties naar Romeins beton inclusief de publicaties van Plinius de Oudere. Ook de Feniciërs (> 1.300 vC) vermengden hun mortels met puzzolaan voor onderwaterbeton.

In het midden van de 20e eeuw werden betonnen constructies ontworpen om 50 jaar mee te gaan, de huidige bouwwerken zouden 100 tot 120 jaar mee moeten gaan. De Romeinse betonnen onderwater havenconstructies hebben 2000 jaar van chemische aantasting en golfslag overleefd.

Romeins beton, zoals alle beton, bestaat uit een aggregaat en een hydraulische mortel (een bindmiddel gemengd met water, dat na verloop van tijd verhardt). Het aggregaat varieert en bevat meestal ook stukken rots, keramische tegels en baksteenpuin uit de resten van eerder gesloopte gebouwen. Versterkende elementen, zoals staalwapening, werden in die tijd niet gebruikt.

Als bindmiddel werd gips en kalk gebruikt. Door toevoeging van vulkanisch stof, genaamd Puzzolaan of "pit zand", was het Romeinse beton beter bestand tegen zout water dan het hedendaagse beton. De puzzolaanmortel had een hoog gehalte aan aluminiumoxide en siliciumdioxide waarmee het sterk overeenkomt met het moderne Portlandcement waaraan hoogovenslakken, vliegas of microsilica zijn toegevoegd.

Het Romeinse recept had minder dan 10 procent kalk per gewicht en in het productieproces werd minder energie verbruikt door de lagere temperaturen waarbij kalksteen werd verhit tot 900 °C (Portlandcement is 1450 °C).

Betonsoorten verschillen in de lijm die de bestanddelen van het beton aan elkaar bindt. Beton gemaakt met Portlandcement heeft een lijmverbinding met calcium, silicaten en hydraten (C-S-H). Romeins beton heeft een andere lijmsamenstelling met toegevoegd aluminium en minder silicium. Het resulterende calcium-aluminium-silicaat-hydraat (C-A-S-H) is een uitzonderlijk stabiel bindmiddel. Het historische zeewaterbeton bevat tevens tobermoriet[1], Al-tobermoriet (Al voor aluminium) heeft een grotere stijfheid dan kristallijn C-A-S-H[2][3].

• Jennite