Zeewater versterkt Romeins beton

Zeldzaam mineraal

Romeinse bouwmeesters maakten hun beton uit een mengsel van vulkanisch as, zeewater, kalk en stukken vulkanisch gesteente. In het vulkanische as zitten puzzolaan – materialen die siliciumdioxide of aluminiumoxide bevatten. Deze puzzolaan reageren met het vulkanisch gesteente en water tot stevige calciumsilicaat hydraatmoleculen, een soort stevige matrixen die het cement bij elkaar houden. Deze matrix zit door de hele constructie heen en zorgt er onder andere voor dat scheuren niet makkelijk kunnen uitbreiden.

De stevigheid van het Romeinse beton leek dus al verklaard. Maar enkele jaren geleden ontdekte onderzoekster Marie Jackson van de Universiteit van Utah dat het nog meer geheimen bevat. Tijdens de analyse van een stuk beton uit de haven vond ze een zeldzame vorm van het mineraal Al-tobermoriet, een ingewikkeld materiaal opgebouwd uit calcium, silica, zuurstof, waterstof en aluminium. “In het laboratorium kun je deze vorm alleen in kleine hoeveelheden maken als je heel hoge temperaturen gebruikt”, zegt Jackson. “Hoe kan dit materiaal dan zomaar ontstaan in de Romeinse muren?”

In haar nieuwe onderzoek kraakte Jackson het mysterie van het speciale Al-tobermoriet. Het zeewater lost een deel van het achtergebleven vulkanische as in het beton op. “Er ontstaat dan ruimte waar kristallen kunnen groeien”, legt ze uit. “En het water in die holtes is erg basisch geworden. Dit helpt met de groei van Al-tobermoriet.” De kristallen lijken op materialen die geologen al eerder hebben aangetroffen in vulkanisch gesteente en helpen met het verder verstevigen van het beton.