A rómaiak több mint 2000 évvel ezelőtt kezdtek betonozni, de nem egészen olyan volt, mint a mai beton. Másik összetételük volt, ami olyan anyagot eredményezett, amely nem volt olyan erős, mint a modern termék. Ugyanakkor a Pantheon és a Kolosszeumhoz hasonló struktúrák évszázadok óta fennmaradtak, gyakran kevés vagy karbantartás nélkül. A geológusok, régészek és mérnökök az ókori római beton tulajdonságait tanulmányozzák annak hosszú élettartamának rejtélye érdekében.
„A római beton az. . . jóval gyengébb, mint a modern betonok. Körülbelül tízszer gyengébb ”- mondja Renato Perucchio, a New York-i Rochesteri Egyetem gépészmérnöke. "Ez az anyag feltételezhetően fenomenális ellenállás az idővel."
Ezt az ellenállást vagy az elemekkel szembeni tartósságot a beton egyik legfontosabb alkotóeleme: vulkáni hamu okozhatja. A modern beton mész alapú cement, víz, homok és úgynevezett adalékanyagok, például finomkavics keveréke. A római beton képlete szintén mészkővel kezdődik: az építők égették el oltott mész előállításához, majd vizet adtak hozzá, hogy pasztát készítsen. Ezt követően vulkáni hamuban keveredtek - általában három részből álló vulkáni hamu egy részre mészre, a Vitruvius, az első században építész és mérnök írása szerint. A vulkáni hamu reagált a mészpasztával, és így tartós habarcsot hozott létre, amelyet ökölméretű tégladarabokkal vagy vulkanikus kőzetekkel kombináltak, amelyeket tuffnak hívtak, majd a helyükre csomagolva olyan szerkezeteket képeznek, mint falak vagy boltozat.
A II. Század elejére a rómaiak ezt a betonot már nagyszabású építési projektekben használják, és azt sugallták, hogy az építőanyaggal való kísérletezésük már korábban megkezdődött. Más ősi társadalmak, mint például a görögök, valószínűleg szintén mész alapú habarcsot használtak (az ókori Kínában ragacsos rizst adtak hozzá a fokozott szilárdság érdekében). De a habarcs és adalékanyag, például tégla kombinálása beton előállításához valószínűleg római találmány volt - mondja Perucchio.
A legkorábbi betonokban a rómaiak sokféle ősi vulkáni lerakódásból hamukat bányásztak. Az építők viszont válogatottak abban az időben, amikor Augustus lett az első római császár, Kr. E. 27-ben. Abban az időben Augustus kiterjedt városi programot kezdeményezett a régi műemlékek javítására és új emlékművek felállítására, az építők pedig kizárólag a Pozzolane Rosse nevű betétről származó vulkanikus hamu felhasználták. hamutartalom, amely 456 000 évvel ezelőtt tört ki az Rómától 12 mérföldre délkeletre fekvő Alban Hills vulkánból.
A Pantheon, az istenek temploma 128-ban fejeződött be. A templom kupola továbbra is a világ legnagyobb megerősítés nélküli beton kupola. (Guido Bergmann / Bundesregierung-Pool a Getty Images segítségével) 
A 80-ban AD-ban megnyitott Colosseum 50 000-et ült le, és gladiátoros játékokat, rituális állati vadászatot, felvonulásokat és kivégzéseket rendezett. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) 
Caecilia Metella sírja, egy római konzul lánya. Ez az 1841-es dagerotípus az egyik legkorábbi ismert fénykép Olaszországból. (SSPL / Getty Images) 
A Tempio di Venere e Roma kupola, egy templom, amelyet két istennőnek szenteltek és Hadrianus császár nyitotta meg 135-ben. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) "Augustus császár volt a hajtóereje a habarcskeverékek rendszerezésének és egységesítésének a Pozzolane Rosse-val" - mondta Marie Jackson, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem geológusa és mérnöke. A római építők valószínűleg a hamu lerakódást részesítették előnyben a hozzá készített beton tartóssága miatt - tette hozzá. "Ez volt a titka azoknak a betonoknak, amelyek nagyon jól tapadtak, koherensek, robusztusak."
Jackson és munkatársai a Pozzolane Rosse-nal készített betonok kémiai összetételét vizsgálják. A hamu egyedi ásványi keveréke úgy tűnik, hogy elősegítette a beton ellenállását a kémiai bomlásnak és a károsodásoknak.
A rómaiak egy másik konkrét vulkáni hamu mellett részesültek, amikor konkrét kikötői szerkezeteket készítettek, amelyeket a Földközi-tenger sós vizeiben merítették el. A Pulvis Puteolanus-t a Nápolyi-öböl közelében fekvő lelőhelyekből bányozták ki. "A rómaiak ezer és ezer tonna vulkáni hamu szállítottak a Földközi-tenger körül, hogy kikötőket építsenek az Olaszország partjaitól Izraelig, az egyiptomi Alexandriáig és a törökországi Pompeiopolisig" - mondja Jackson.
A tengervíz nagyon káros a modern beton számára. A római betonban azonban a Pulvis Puteolanus „valójában szerepet játszik a romlás enyhítésében, amikor a víz rajta áthat” - mondja Jackson. Noha a pontos mechanizmus nem ismert, úgy tűnik, hogy a mészpaszta, a vulkáni hamu és a tengervíz kémiai reakciói mikroszkopikus struktúrákat hoztak létre a betonban, amelyek csapdába ejtik azokat a molekulákat, mint a kloridok és szulfátok, amelyek károsítják a betont.
A római beton sikere ellenére az anyag felhasználása a Római Birodalommal együtt megszűnt. A középkorban a betonszerkezeteket ritkán építették fel, amelyek szerint a vulkáni hamu nem volt a titok a római beton tartósságának - mondja Perucchio. "Ezek az igazán nagy projektek csak megfelelő bürokráciával és a Római Birodalom megfelelő szervezésével valósíthatók meg."
Erin Wayman a Smithsonian segédszerkesztője és a Hominid Hunting blogot írja.
