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Materialforschung: Woraus wurde das ewige Rom erbaut? Aus Zement!

(c) APA/EPA/ANGELO CARCONI
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Die Prunk- und Nutzbauten der imperialen Epoche verdanken ihre Standfestigkeit einer Vulkanasche: Puzzolan.

Allzu erfinderisch waren die Römer nicht, aber auf einem Gebiet brachten sie es zu einer Meisterschaft, die niemand vor ihnen erreicht hat und auch niemand nach ihnen: auf dem des Baumaterials, des opus caementitium. Von ihm stammt der Zement, und der römische hielt über die Jahrtausende zusammen, was heute noch steht, Prunk- wie Nutzbauten. Natürlich sorgte auch die Konstruktion dafür, aber die kühnen Bögen etwa des Pantheon oder der Aquädukte durften nicht zerbröseln, und sie durften nicht ins Wanken kommen, wenn die Erde bebte – das tat sie relativ oft in Rom – oder der Tiber über die Ufer trat. Dann zeigte der Zement – ein Kalkmörtel, der Steine und Sand zusammenbuk – seine Kraft. Erfunden haben den Kalkmörtel die Römer nicht – er wurde vor 9000 Jahren erstmals in Anatolien eingesetzt –, aber sie fanden eine entscheidende Ingredienz, und das just in der Zeit, in der Octavian zum Kaiser Augustus wurde (27 v.Chr.) und mit dem großen Bauen begann.

Einer seiner Architekten war Vitruv, er schrieb alles zusammen über die Geschichte und Theorie der Architektur und kam dabei auch auf den Zement zu sprechen: „Es gibt eine Art Pulver, das aus natürlichen Gründen erstaunliche Ergebnisse erzielt... Zusammen mit Kalk und Gestein bildet es eine Masse, die weder von den Wellen noch von der Kraft des Wassers aufgelöst werden kann“, das machte auch Hafenmolen dauerhaft.

Das Geheimnis ist eine Vulkanasche, die es auch bei Rom gibt, die aber nach einer Abbaustätte am Vesuv Puzzolan genannt wurde. Die wird gebranntem Kalk beigemischt, Wasser kommt dazu, Ergebnis ist ein Kalzium-Aluminium-Silikat-Hydrat, es härtet zu Strätlingit aus, einem Kalzium-Aluminium-Silikat. Das bildet eng verschränkte Cluster, die stärken die Übergangszonen zwischen Mörtel und größeren Gesteinen. Rekonstruiert hat das Materialforscherin Marie Jackson (Berkeley), sie hat zuerst eine kleine Materialprobe aus dem Trajansforum (110 n.Chr.) analysiert – einem Einkaufszentrum mit riesigen Bögen – und dann die Mischung nach Vitruvs Rezept nachgekocht.

Erst so erhielt sie Mengen, die im Detail erprobt werden konnten – die Methoden sind nicht zerstörungsfrei –, Vitruvs „erstaunliches Ergebnis“ kommt daher, dass durch die Bindung der Matrix Mikrorisse verhindert werden (Pnas, 16.12.). Aber die Materialeigenschaft ist nicht alles, umweltfreundlich(er) war das Ganze auch: Das Brennen des heutigen Zements (aus Kalk und Ton) ist extrem energieaufwendig – und CO2-emittierend –, das caementitium der Römer brauchte ein Drittel weniger. Und es hielt eben ewig, zumindest fast.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 24.12.2014)