Roomlased hakkasid betooni valmistama enam kui 2000 aastat tagasi, kuid see polnud päris selline nagu tänapäeva betoon. Neil oli erinev valem, mille tulemuseks oli aine, mis polnud nii tugev kui tänapäevane toode. Kuid sellised struktuurid nagu Panteon ja Colosseum on sajandeid säilinud, sageli vähese hooldusega või ilma hoolduseta. Geoloogid, arheoloogid ja insenerid uurivad iidse Rooma betooni omadusi, et lahendada selle pikaealisuse mõistatus.
“Rooma betoon on. . . märkimisväärselt nõrgem kui tänapäevased betoonmaterjalid. See on umbes kümme korda nõrgem, ”ütleb New Yorgis Rochesteri ülikooli mehaanikainsener Renato Perucchio. "Selle materjali eeldus on aja jooksul fenomenaalne vastupanu."
See vastupidavus või vastupidavus elementidele võib olla tingitud betooni ühest põhikomponendist: vulkaanilisest tuhast. Kaasaegne betoon on segu lubjapõhisest tsemendist, veest, liivast ja niinimetatud täitematerjalidest nagu peene kruus. Rooma betooni valem algab ka lubjakivist: ehitajad põletasid selle kustutatud lubja saamiseks ja lisasid seejärel pasta valmistamiseks vett. Järgmisena segunesid nad vulkaanilises tuhas - esimese sajandi eKr arhitekti ja inseneri Vitruviuse kirjutiste kohaselt tavaliselt kolmest osast vulkaanilisest tuhast ühe osa lubjani. Vulkaaniline tuhk reageeris lubjapastaga, et saada vastupidav mört, mis ühendati rusika suuruste telliste või vulkaaniliste kivimite tükkidega, mida nimetatakse tuffiks, ja pakiti seejärel oma kohale, et moodustada seinu või võlvi.
Teise sajandi alguseks eKr kasutasid roomlased seda betooni juba suuremahulistes ehitusprojektides, viidates sellele, et nende katsetamine ehitusmaterjaliga algas veelgi varem. Tõenäoliselt kasutasid lubjapõhiseid möre ka teised iidsed ühiskonnad, näiteks kreeklased (iidses Hiinas lisati tugevuse suurendamiseks kleepuvat riisi). Kuid mördi betooni valmistamiseks täitematerjaliga nagu tellis ühendamine oli tõenäoliselt Rooma leiutis, väidab Perucchio.
Varasemates betoonides kaevandasid roomlased tuhka mitmesugustest iidsetest vulkaanilistest leiukohtadest. Kuid ehitajad olid valivad umbes sel ajal, kui Augustusest sai esimene Rooma keiser, aastal 27 eKr. Sel ajal algatas Augustus ulatusliku ülelinnalise programmi vanade monumentide parandamiseks ja uute püstitamiseks ning ehitajad kasutasid eranditult vulkaanilist tuhka maardlast nimega Pozzolane Rosse. tuhavool, mis purskas 456 000 aastat tagasi Rooma juurest 12 miili kagus asuvas Alban Hillsi vulkaanis.
Pantheon, jumalate tempel, valmis AD 128. aastal. Templi kuppel on endiselt suurim tugevdamata betoonkuppel maailmas. (Guido Bergmann / Bundesregierung-Pool via Getty Images) 
AD 80-ndal aastal asutatud Colosseum istus 50 000 ja korraldas gladiaatorimänge, rituaalseid loomajahti, paraade ja hukkamisi. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) 
Rooma konsuli tütre Caecilia Metella haud. See 1841. aasta dagerrotüüp on üks varasemaid teadaolevaid fotosid Itaaliast. (SSPL / Getty Images) 
Tempio di Venere e Roma kuppel, kahele jumalannale pühendatud tempel, mille keiser Hadrianus pühitses 1355. aastal AD (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) "Keiser Augustus oli liikumapanevaks jõuks mördisegude seadistamisel ja standardiseerimisel Pozzolane Rosse'iga, " ütleb Berkeley California ülikooli geoloog ja teadustegelane Marie Jackson. Rooma ehitajad eelistasid tuhavarusid tõenäoliselt sellega valmistatud betooni vastupidavuse tõttu, lisab ta. "See oli saladus betoonidele, mis olid väga hästi liimitud, sidusad ja vastupidavad materjalid."
Jackson ja tema kolleegid on uurinud Pozzolane Rosse'iga tehtud betoonide keemilist koostist. Tuha ainulaadne mineraalide segu näib olevat aidanud betoonil vastu pidada keemilisele lagunemisele ja kahjustustele.
Roomlased pooldasid Vahemere soolastesse vetesse uputatud betoonist sadamakonstruktsioonide valmistamisel veel ühte konkreetset vulkaanilist tuhka. Pulvis Puteolanus kaevandati Napoli lahe lähedal asuvatest maardlatest. "Roomlased vedasid tuhandeid ja tuhandeid tonne seda vulkaanilist tuhka Vahemere ümbrusesse, et ehitada sadamaid Itaalia rannikult Iisraeli Aleksandriani Egiptusesse Pompeiopolisse Türgis, " räägib Jackson.
Merevesi on tänapäevasele betoonile väga kahjulik. Kuid Rooma betoonis mängib Pulvis Puteolanus "tegelikult rolli halvenemise leevendamisel, kui vesi läbi selle imbub, " ütleb Jackson. Ehkki täpne mehhanism pole teada, näib, et keemilised reaktsioonid lubjapasta, vulkaanilise tuha ja merevee vahel lõid betoonis mikroskoopilised struktuurid, mis lõksasid molekule nagu kloriidid ja sulfaadid, mis kahjustavad täna betooni.
Hoolimata Rooma betooni õnnestumisest, kadus materjali kasutamine koos Rooma impeeriumiga. Betoonehitisi ehitati keskajal harva, viidates sellele, et vulkaaniline tuhk polnud Rooma betooni vastupidavuse ainus saladus, väidab Perucchio. "Neid tõesti suuri projekte saaks teostada ainult asjakohase bürokraatiaga ja Rooma impeeriumi korraldatud korraldusega."
Erin Wayman on Smithsoniani abitoimetaja ja kirjutab ajaveebi Hominid Hunting.
