Konačno znamo kako je slavni "rimski beton" preživio ispit vremena

Čak i danas, jedno od njihovih remek-djela - Panteon u Rimu, koji je gotovo 2.000 godina star i još uvijek netaknut - drži rekord za najveću kupolu od nearmiranog betona na svijetu.

Ova izvanredna svojstva dugo su se pripisivala sastavu materijala: pucolani, mješavini vulkanskog pepela (nazvanoj po talijanskom gradu Pozzuoliju, gdje se nalazi veliko nalazište), i vapnu. Te dvije tvari reagiraju s vodom i stvaraju čvrst, dugotrajan beton.

No, ispostavilo se da to nije cijela priča. Godine 2023. međunarodni tim znanstvenika s Massachusetts Institute of Technology (MIT) otkrio je da se ne razlikuju samo sastojci rimskog betona od onoga što se dosad mislilo, nego i tehnike njegove pripreme, piše Science Alert.

A od tada, daljnja analiza sirovina i energetskih zahtjeva drevnog recepta pokazala je kako bi se i moderni cement mogao poboljšati.

Ključni tragovi: bijele grudice vapna

Znanstvenici su primijetili male, bijele grudice vapna u inače savršeno izmiješanom betonu. Njihova se prisutnost ranije pripisivala lošem miješanju.

No, materijalni znanstvenik Admir Masic s MIT-ja posumnjao je da to ne može biti slučajno:

"Ako su Rimljani uložili toliki trud u izradu izvanrednog građevinskog materijala, slijedeći detaljne recepte usavršavane stoljećima, zašto bi onda zanemarili pravilno miješanje?"

Zajedno s građevinskom inženjerkom Lindom Seymour, Masic je analizirao 2.000 godina stare uzorke rimskog betona pronađene na arheološkom lokalitetu Privernum u Italiji. Uzorci su ispitani pomoću elektronske mikroskopije, rendgenske spektroskopije i Ramanove analize kako bi se otkrilo više o tim vapnenim grudicama.

Tajna "vrućeg miješanja"

Tradicionalno se smatralo da su Rimljani koristili gašeno vapno (kalcijev hidroksid), dobiveno tako da se vapnenac najprije zagrije do brzog vapna (kalcijev oksid), a zatim pomiješa s vodom.

No, analiza MIT-ova tima pokazala je da su vapnene grudice nekompatibilne s ovom metodom. Umjesto toga, Rimljani su najvjerojatnije miješali brzo vapno izravno s pucolanom i vodom na vrlo visokim temperaturama – proces koji su istraživači nazvali "vruće miješanje" (hot mixing).

Masic objašnjava:

"Prednosti vrućeg miješanja su dvostruke. Prvo, visoka temperatura omogućuje kemijske reakcije koje inače ne bi bile moguće s gašenim vapnom, stvarajući posebne spojeve visoke otpornosti. Drugo, te visoke temperature značajno ubrzavaju stvrdnjavanje, što omogućuje bržu gradnju."

Beton koji se - sam popravlja

Osim otpornosti, "vruće miješanje" daje betonu i sposobnost samopopravljanja. Kada se pojave pukotine, one obično vode prema vapnenim grudicama, koje imaju veću površinu od ostalih čestica. Kad voda uđe u pukotinu, reagira s vapnom i stvara kalcijev karbonat koji se suši i stvrdne, zapečaćujući pukotinu i sprječavajući njezino širenje.

To je opaženo i u grobnici Cecile Metele, gdje su pukotine u zidu ispunjene kalcitom. Ista pojava može objasniti zašto rimski betonski lukobrani i danas izdržavaju tisućljeća udara mora.

U pokusima s pucolanskim betonom napravljenim po starim i modernim receptima, beton s brzim vapnom zacijelio je pukotine u roku od dva tjedna, dok kontrolni uzorak nije pokazao nikakve promjene.

Održiva budućnost inspirirana Rimom

MIT-ov tim sada radi na komercijalizaciji novog betona, koji bi mogao biti ekološki prihvatljivija alternativa današnjim cementnim smjesama.

"Uzbudljivo je razmišljati o tome kako bi ovi izdržljiviji betoni mogli produžiti vijek trajanja građevina, ali i poboljšati otpornost 3D-printanog betona", rekao je Masic.

U novijem istraživanju iz 2025. godine, inženjeri su usporedili sirovine i energetsku potrošnju rimskog i suvremenog betona. Otkrili su da rimski zahtijeva više vode i početne energije, ali da bi njegova dugotrajnost mogla značajno smanjiti ukupni ekološki otisak tijekom vremena.