Dat Romeinse zeeweringen zeker tweeduizend jaar meegaan, komt doordat zeewater het gebruikte beton alleen maar verhardt. Dat stellen kristallografen die met zeer sterke röntgenbundels de samenstelling hebben ontsluierd.

De onderzoekers hopen deze kennis ooit te kunnen hergebruiken in hedendaags beton.

Romeins beton bestond uit diverse stenen die bij elkaar werden gehouden door een mortel van kalk (CaO) en vulkanische as (een zogeheten puzzolaan), aangelengd met zeewater. Bekend was al dat zich in een dergelijke mortel allereerst Ca(OH)₂ vormt. Dat reageert vervolgens met de as tot Al-tobermoriet, een kristallijn aluminiumhoudend materiaal dat zich ongeveer laat omschrijven als [Ca₄(Si_5,5Al_0,5O₁₇H₂)]Ca_0,2∙Na_0,1∙4H₂O. Die reacties zijn exotherm en verlopen snel, en de oude Romeinen constateerden al dat het beton in het begin warm aanvoelde.

Dat kan echter niet alles zijn. De Romeinen wisten ook al dat het proces veel langer doorgaat. Plinius de Oudere (23-79 na Christus) schreef dat beton onder invloed van zeewater steeds harder wordt, en gaandeweg op een solide rotspartij gaat lijken. Het gevolg is dat de zeeweringen uit zijn tijd nog altijd verbazingwekkend gaaf zijn, terwijl modern portlandcement onder dezelfde omstandigheden hooguit enkele tientallen jaren heel blijft.

In het tijdschrift American Mineralogist meldt een internationaal gezelschap nu dat het Romeinse betonresten heeft doorgelicht met behulp van het Advanced Light Source-synchrotron van Berkeley Lab, en met elektronenmicroscopie nog eens goed naar de aanwezige kristalstructuren heeft gekeken. Daaruit blijkt dat het tobermoriet echt overal in de structuur zit.

Om precies te zijn zie je dat kristallen van phillipsiet, een zeolietachtig mineraal dat veel voorkomt in vulkanische as, lijken te dienen als basis van waaruit tobermorietkristallen groeien. Die zijn plat, langwerpig en enigszins flexibel, en zorgen zo dat het beton krachten kan opnemen zonder meteen te scheuren.

En dat dat tobermoriet kan uitkristalliseren lijkt weer te komen doordat zeewater diep in de poriën trekt. Het lost daar de omringende steenbrokken (waaronder tufsteen en restjes veldspaat) een heel klein beetje op, waardoor de pH gaat oplopen en de aanwezige ionen in andere combinaties weer gaan uitkristalliseren - in elk geval als tobermoriet, al lijkt een groot deel van het phillipsiet ook op deze manier te ontstaan. De hogere temperaturen van de initiële reacties zijn hiervoor niet nodig, en het proces kan vele jaren doorgaan.

Plinius had het dus goed gezien, al wist hij niks van scheikunde.

bron: Nature.com