Der römische Beton

Die Geschichte

Ein flüssiger Stein

Stell dir vor, du könntest eine Mauer, ein Gewölbe, einen Bogen bauen, indem du einen Brei in eine Form gießt und wartest, bis er hart wie Stein wird. Heute nennen wir es Beton oder Zement, und es ist das am meisten benutzte Baumaterial. Die Römer verwendeten eine ganz eigene Fassung davon, die sie opus caementicium nannten, also „Schotterwerk“. Es war eines der Geheimnisse ihres Erfolgs.

Es war keine plötzliche Erfindung. Die Technik scheint sich allmählich zwischen dem 3. und 2. Jahrhundert vor Christus entwickelt zu haben. Anfangs war es ein armes Material, für Füllungen und private Bauten benutzt, mit einem noch unvollkommenen Mörtel. In Pompeji gibt es Beispiele, die auf die Mitte des 3. Jahrhunderts zurückgehen sollen. Dann entdeckten die Baumeister, wie man es viel widerstandsfähiger machen konnte.

Das Rezept der Römer

Die Basis war der Kalk. Man erhält ihn, indem man Kalkstein in einem Ofen auf eine Temperatur von etwa 900 Grad oder weniger erhitzt: Das Produkt heißt Branntkalk. Wenn man ihn mit Wasser mischt, wird er „gelöscht“ und zu einer Paste, die als Bindemittel dient, also als Klebstoff. Kalk herzustellen verlangt viel weniger Energie als die Produktion des modernen Portlandzements.

Das wahre Geheimnis war aber ein Bestandteil: die Puzzolanerde, eine Vulkanasche. Der Name kommt von Pozzuoli, der Stadt bei Neapel in den Phlegräischen Feldern, wo sie reichlich abgebaut wurde. Die widerstandsfähigsten Puzzolane kamen gerade aus den Vulkangebieten des Golfs von Neapel. Der römische Schriftsteller Vitruv beschrieb den Grubensand in mehreren Farben und empfahl für Wasserbauten den „Staub von Pozzuoli“. Mit Kalk und Wasser gemischt, reagiert die Puzzolanerde und ergibt einen viel stärkeren und haltbareren Mörtel als der Kalk allein.

Dem Mörtel wurden Steine und Bruchstücke beigefügt, die Caementa, oft aus Tuff, einem weichen Vulkangestein. Die Masse wurde in Holzschalungen gegossen, also Formen. Die Außenflächen der Mauern, die Verkleidungen, wurden auf verschiedene Weise gestaltet, die die Archäologen „opus“ nennen: das opus incertum mit unregelmäßigen Steinen, das opus reticulatum mit kleinen netzartig angeordneten Steinpyramiden und das opus testaceum mit Ziegeln und Backsteinen. Noch heute kann man diese Muster erkennen, wenn man eine römische Mauer betrachtet.

Auch unter Wasser abbinden

Eine besondere Eigenschaft der Mischung mit Puzzolanerde ist, dass sie auch unter Wasser abbindet. Das Wasser verdirbt die Masse nicht, sondern hilft ihr, auszuhärten. Deshalb konnten die Römer Molen, Häfen, Brückenpfeiler und Fundamente im Meer bauen. Hätte das Material diese Eigenschaft nicht gehabt, wären viele Hafenbauten unmöglich gewesen.

Gewölbe, Bögen und Kuppeln

Der Beton diente nicht nur für Mauern. Er konnte über Holzgerüste, die Lehrgerüste, gegossen werden, um Bögen, Gewölbe und Kuppeln zu bilden. Die ersten bekannten Gewölbe sind die der Porticus Aemilia, um 174 v. Chr. Mit diesem Material konnten die römischen Architekten große Innenräume überdecken, ohne den Saal mit Säulen zu füllen. Das Pantheon ist das großartigste Beispiel: Seine Kuppel mit einem Durchmesser von über 43 Metern wurde aus einem Beton gemacht, der an der Basis schwer war, mit Travertin- und Tuffsplittern, und nach oben immer leichter, wo Bimsstein und Vulkanlapilli verwendet wurden. Die Dicke der Kuppel geht von über 6 Metern an der Basis auf knapp einen Meter nahe der Öffnung an der Spitze zurück.

Im Lauf der Jahrhunderte wurden, um die Gewölbe zu erleichtern, auch leere Amphoren eingefügt, wie im Mausoleum der Helena in Rom. Es ist einer der vielen Tricks der römischen Baumeister, die ständig experimentierten.

Warum hält es so lange?

Die Bauten aus römischem Beton widerstehen seit fast zweitausend Jahren, auch an dem Meer und Erdbeben ausgesetzten Orten. Um zu verstehen, warum, veröffentlichte 2023 eine Gruppe von Forschenden unter der Leitung von Admir Masic vom Massachusetts Institute of Technology eine Studie über Mauern der antiken Stadt Privernum bei Rom. Sie bemerkte kleine weiße Bruchstücke, die bisher für Mischfehler gehalten wurden. Nach den Forschenden stammen sie dagegen vom Gebrauch von Branntkalk, der direkt mit den anderen Materialien gemischt und mit dem Wasser gelöscht wurde. Diese Bruchstücke könnten dem Material helfen, sich selbst zu reparieren: Wenn ein Riss entsteht, löst das Wasser etwas Kalk, der sich dann wieder kristallisiert und den Spalt schließt. Es ist eine sehr interessante Hypothese, die noch Gegenstand der Forschung ist.

Eine letzte Kuriosität: Die Archäologen können einige dieser Gebäude auch durch die Untersuchung des Mörtels datieren, dank des Radiokarbons, derselben Methode, mit der Knochen und alte Hölzer datiert werden.