Rimljani so beton začeli pred več kot 2000 leti, vendar to ni bilo povsem tako kot današnji beton. Imeli so drugačno formulo, zaradi katere je nastala snov, ki ni bila tako močna kot sodobni izdelek. Kljub temu so strukture, kot sta Panteon in Kolosej, preživele stoletja, pogosto le malo ali brez vzdrževanja. Geologi, arheologi in inženirji preučujejo lastnosti starodavnega rimskega betona, da bi rešili skrivnost njegove dolgoživosti.
"Rimski beton je. . . občutno šibkejši od sodobnih betonov. Približno desetkrat je šibkejši, "pravi Renato Perucchio, inženir strojništva na univerzi Rochester v New Yorku. "To gradivo naj bi bilo fenomenalno odporno sčasoma."
Ta odpornost ali trajnost proti elementom je lahko posledica ene od ključnih sestavin betona: vulkanskega pepela. Sodobni beton je mešanica cementa, vode, peska in tako imenovanih agregatov na osnovi apna, kot je droben prod. Formula za rimski beton se začne tudi z apnencem: gradbeniki so ga sežgali, da je proizvedel kislo apno, nato pa dodali vodo, da so ustvarili pasto. Nato so mešali v vulkanskem pepelu - ponavadi trije deli vulkanskega pepela na en del apna, v skladu s spisom Vitruvija, arhitekta in inženirja prvega stoletja pred našim štetjem. Vulkanski pepel je reagiral z apneno pasto, da je ustvaril trpežno malto, ki je bila združena s pestmi velikosti opeke ali vulkanskih kamnin, imenovanih tuff, nato pa se je zbrala na svoje mesto in tako oblikovala strukture, kot so zidovi ali oboki.
Rimljani so do začetka drugega stoletja pred našim štetjem že uporabljali ta beton pri obsežnih gradbenih projektih, kar je nakazovalo, da se je njihovo eksperimentiranje z gradbenim materialom začelo še prej. Druge starodavne družbe, kot so Grki, so verjetno uporabljale tudi malte na apneni osnovi (v starodavni Kitajski so za povečanje trdnosti dodali lepljiv riž). Toda kombiniranje malte z agregatom, kot je opeka, za beton je bilo verjetno rimska iznajdba, pravi Perucchio.
Rimljani so v najstarejših betonih izkopavali pepel iz različnih starodavnih vulkanskih nahajališč. Toda gradbeniki so bili izbirčni v času, ko je Avgust postal prvi rimski cesar, leta 27 pred našim štetjem. Takrat je Avgust začel obsežen mestni program za popravilo starih spomenikov in postavitev novih, gradbeniki pa so izključno uporabljali vulkanski pepel iz nahajališča, imenovane Pozzolane Rosse, tok pepela, ki je izbruhnil pred 456.000 leti iz vulkana Alban Hills, 12 milj jugovzhodno od Rima.
Pantheon, tempelj bogovom, je bil dokončan leta 128. Dvorana templja je še vedno največja neomejena betonska kupola na svetu. (Guido Bergmann / Bundesregierung-Pool via Getty Images) 
Kolosej, ki je bil ustanovljen leta 80 AD, je nasedel 50.000 in gostil gladiatorske igre, obredne lov na živali, parade in usmrtitve. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) 
Grob Caecilije Metella, hči rimskega konzula. Dagerotip iz leta 1841 je ena najzgodnejših znanih fotografij Italije. (SSPL / Getty slike) 
Kupola Tempio di Venere e Roma, tempelj, posvečen dvema boginjama, ki ga je leta 135 ustanovil cesar Hadrijan (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) "Cesar Augustus je bil gonilna sila sistematizacije, standardizacije mešanic malte s Pozzolane Rosse, " pravi Marie Jackson, geologinja in raziskovalna inženirka na kalifornijski univerzi v Berkeleyju. Rimski gradbeniki so najbrž naklonili nahajališču pepela zaradi trajnosti betona, ki je bil narejen z njim. "To je bila skrivnost betonov, ki so bili zelo dobro vezani, skladni in robustni materiali."
Jackson in njeni sodelavci so preučevali kemično sestavo betonov, narejenih s Pozzolane Rosse. Zdi se, da je edinstvena mešanica pepela pomagala betonu prenesti kemično propadanje in poškodbe.
Rimljani so bili naklonjeni še enemu specifičnemu vulkanskemu pepelu pri izdelavi betonskih pristaniških struktur, ki so bile potopljene v slane vode Sredozemlja. Pulvis Puteolanus so izkopali iz nahajališč v bližini Neapeljskega zaliva. "Rimljani so okoli Sredozemlja odposlali tisoč in tisoč ton tega vulkanskega pepela, da bi zgradili pristanišča od obale Italije do Izraela do Aleksandrije v Egiptu do Pompeiopolisa v Turčiji, " pravi Jackson.
Morska voda je zelo škodljiva za sodobni beton. Toda v rimskem betonu Pulvis Puteolanus "dejansko igra vlogo pri blaženju poslabšanja, ko voda skozi njega prodira", pravi Jackson. Čeprav je natančen mehanizem neznan, se zdi, da kemične reakcije med apneno pasto, vulkanskim pepelom in morsko vodo ustvarjajo mikroskopske strukture v betonu, ki ujamejo molekule kot kloride in sulfate, ki danes škodujejo betonu.
Kljub uspehu rimskega betona je uporaba materiala izginila skupaj z rimskim cesarstvom. Konstrukcije iz betona so bile v srednjem veku redko zgrajene, kar kaže, da vulkanski pepel ni edina skrivnost trajnosti rimskega betona, pravi Perucchio. "Te res velike projekte je bilo mogoče izvesti le ob ustrezni birokraciji in z ustrezno organizacijo, ki jo bo zagotovil Rimski imperij."
Erin Wayman je pomočnica urednika pri Smithsonian-u in piše blog Hominid Hunting.
