Římané začali betonovat před více než 2 000 lety, ale nebylo to jako dnešní beton. Měli jiný vzorec, což vedlo k látce, která nebyla tak silná jako moderní produkt. Struktury jako Pantheon a Koloseum přežily po staletí, často s malou či žádnou údržbou. Geologové, archeologové a inženýři studují vlastnosti staro římského betonu, aby vyřešili záhadu jeho dlouhověkosti.
"Římský beton je." . . podstatně slabší než moderní betony. Je přibližně desetkrát slabší, “říká Renato Perucchio, strojní inženýr na University of Rochester v New Yorku. "Předpokládá se, že tento materiál má fenomenální odolnost v čase."
Tento odpor nebo odolnost proti živlům může být způsoben jednou z klíčových složek betonu: vulkanickým popelem. Moderní beton je směs cementu na bázi vápna, vody, písku a tzv. Kameniva, jako je jemný štěrk. Rovnice pro římský beton začíná také u vápence: stavitelé ho spálili, aby vytvořili pálené vápno, a poté přidali vodu, aby vytvořili pastu. Poté se smísili v sopečném popelu - obvykle tři části sopečného popela na jednu část vápna, podle spisů Vitruviuse, architekta a inženýra z prvního století před naším letopočtem. Sopečný popel reagoval s vápennou pastou a vytvořil trvanlivou maltu, která byla kombinována s kousky cihel nebo sopečných hornin velikosti pěstí zvaných tuf, a pak se zabalila na místo, aby vytvořila struktury jako zdi nebo klenby.
Začátkem druhého století před naším letopočtem už Římané používali tento beton ve velkých stavebních projektech, což naznačuje, že jejich experimentování se stavebním materiálem začalo ještě dříve. Jiné starověké společnosti takový jako Řekové pravděpodobně také používali vápno-založené malty (ve starověké Číně, lepkavá rýže byla přidána pro zvýšenou sílu). Ale kombinace malty s kamenem jako je cihla pro výrobu betonu byla pravděpodobně římským vynálezem, říká Perucchio.
V nejranějších konkretech těžili Římané popel z řady starověkých sopečných ložisek. Ale stavitelé si vybírali čas, kdy se Augustus stal prvním římským císařem, v roce 27 př.nl V té době Augustus zahájil rozsáhlý městský program na opravu starých památek a stavbu nových a stavitelé výhradně používali sopečný popel z ložiska Pozzolane Rosse, tok popela, který propukl před 456 000 lety ze sopky Alban Hills, 12 km jihovýchodně od Říma.
Pantheon, chrám bohů, byl dokončen v roce 128. nl. Chrámová kupole je stále největší nevyztuženou betonovou kupolí na světě. (Guido Bergmann / Bundesregierung-Pool prostřednictvím Getty Images) 
Koloseum, které bylo slavnostně otevřeno v roce 80 nl, sedělo 50 000 a hostovalo gladiátorské hry, rituální lovy zvířat, přehlídky a popravy. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) 
Hrobka Caecilia Metella, dcera římského konzula. Tento daguerrotypie z roku 1841 je jednou z prvních známých fotografií Itálie. (SSPL / Getty Images) 
Kopule Tempio di Venere e Roma, chrám zasvěcený dvěma bohyním a slavnostně otevřen císařem Hadriánem v roce 135 nl (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) "Císař Augustus byl hnací silou systematizace, standardizace maltových směsí s Pozzolane Rosse, " říká Marie Jackson, geolog a výzkumná inženýrka na University of California v Berkeley. Římští stavitelé pravděpodobně upřednostňovali ukládání popela z důvodu trvanlivosti betonu vyrobeného s ním, dodává. "To bylo tajemství betonů, které byly velmi dobře spojené, soudržné, robustní materiály."
Jackson a její kolegové studovali chemické složení betonů vyrobených s Pozzolane Rosse. Zdá se, že unikátní směs minerálů popela pomohla betonu odolávat chemickému rozkladu a poškození.
Římané upřednostňovali další specifický vulkanický popel při vytváření konkrétních přístavních struktur, které byly ponořeny do slaných vod Středozemního moře. Pulvis Puteolanus byl těžen z ložisek poblíž Neapolského zálivu. "Římané přepravili tisíce a tisíce tun tohoto sopečného popela kolem Středozemního moře, aby postavili přístavy od pobřeží Itálie do Izraele, do Alexandrie v Egyptě do Pompeiopolis v Turecku, " říká Jackson.
Mořská voda je velmi škodlivá pro moderní beton. Ale v římském betonu Pulvis Puteolanus „ve skutečnosti hraje roli při zmírňování zhoršování stavu, když jím voda proniká, “ říká Jackson. Ačkoli přesný mechanismus není znám, zdá se, že chemické reakce mezi vápennou pastou, sopečným popílkem a mořskou vodou vytvořily v betonu mikroskopické struktury, které zachytily molekuly jako chloridy a sírany, které dnes betonu poškozují.
Přes úspěch římského betonu, použití materiálu zmizelo spolu s římskou Říší. Betonové konstrukce byly postaveny během středověku jen zřídka, což naznačuje, že sopečný popel nebyl jediným tajemstvím trvanlivosti římského betonu, říká Perucchio. "Tyto opravdu velké projekty by mohly být provedeny pouze s příslušnou byrokracií, se správnou organizací, kterou poskytne Římská říše."
Erin Wayman je asistentem editora v Smithsonian a píše blog Hominid Hunting.
