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13 Gründe, warum wir wissen, warum römischer Beton stärker ist als sein modernes Äquivalent

13 Gründe, warum wir wissen, warum römischer Beton stärker ist als sein modernes Äquivalent


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Jeder, der Rom oder eine andere Stadt besucht hat, in der alte römische Bauten heute hoch stehen, wird wahrscheinlich den Einfallsreichtum der alten Römer bestaunt haben.

Eine der genialsten Kreationen dieser vollendeten Ingenieure waropus caementicium, heute als römischer Beton bekannt. Bis vor drei Jahren war das Rezept für dieses Material bis heute völlig verloren gegangen.

Im Jahr 2017 haben Forscher das Geheimnis jedoch gelüftet. Noch heute lernen moderne Ingenieure aus diesen über 2000 Jahre alten Methoden. Hier sind einige der faszinierendsten Fakten über römischen Beton.

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1. Alles begann mit der römischen Architekturrevolution

Die römische Architekturrevolution, auch als konkrete Revolution bekannt, begann mit der Römischen Republik, die 509 v. Chr. Gegründet wurde und mit dem Aufkommen des Römischen Reiches 27 v. Chr. Blühte.

Ungefähr zu dieser Zeit verwendeten die alten Römer die weit verbreitete Verwendung von Konstruktionen architektonischer Formen wie Bögen, Brücken, Aquädukten, Kuppeln und Gewölben. Um diese zu bauen, würden sie ein unglaublich robustes Material benötigen.

2. Beton war ein Eckpfeiler der Revolution

Für den Entwurf von Konstruktionen wie der Pantheon-Kuppel in Rom (erbaut um 113 n. Chr.), Einem ehemaligen römischen Tempel, der in eine katholische Kirche umgewandelt wurde und Touristen aus aller Welt anzieht, war großer Einfallsreichtum erforderlich. Heute, fast 2000 Jahre nach dem Bau, ist es immer noch die weltweit größte Kuppel aus unbewehrtem Beton.

Die Entwicklung eines bestimmten Materials war jedoch wesentlich, um diese Konstruktionen zu ermöglichen: römischer Beton. Obwohl historische Dokumente zu dem Material rar sind, wissen wir, dass es ab etwa 150 v. Chr. Definitiv weit verbreitet war. Einige Wissenschaftler behaupten, es sei ungefähr ein Jahrhundert vor dieser Zeit entwickelt worden.

3. Die Römer wussten, wie stark ihre "uneinnehmbare" Erfindung war

Wie die Autoren der Studie von 2017, in der römischer Beton analysiert wurde, hervorheben, haben die Römer "enorm viel Arbeit [für die Entwicklung von römischem Beton] aufgewendet - sie waren sehr, sehr intelligente Menschen".

Als sie den Beton auf die erforderliche Festigkeit entwickelt hatten, waren sie sich ihrer Leistungen voll bewusst. Wie die Studie erklärt, schrieb Plinius der Ältere in seiner Naturgeschichte, dass es „für die Wellen uneinnehmbar und jeden Tag stärker ist“.

4. Das genaue konkrete Rezept ging der Geschichte verloren

Obwohl moderne Ingenieure und Architekten seit langem über die dauerhafte Kraft der römischen Architektur und des römischen Betons staunen, besteht die Befürchtung, dass die genaue Methode der alten Römer völlig verloren gegangen sein könnte - mit dem Untergang des Römischen Reiches verschwunden.

"Das Rezept ging völlig verloren", sagte die Geologin Marie Jackson von der Universität von Utah in einer Pressemitteilung im Jahr 2017. Obwohl Jackson jahrelang intensiv antike römische Texte auf der Suche nach der unglaublich starken Originalmischung studiert hat, die zur Herstellung von römischem Beton verwendet wurde, hat kein Text noch mit einem umfassenden Rezept gefunden worden.

5. Einige historische Dokumente geben Hinweise

Vitruv schrieb um 25 v. Chr. In seinemZehn Bücher über Architektur,spezielle Arten von Zuschlagstoffen, die für die Herstellung von Kalkmörteln geeignet sind.

Für Strukturmörtel empfahl er Puzzolan (Pulvis Puteolanusin lateinischer Sprache), vulkanischer Sand aus den Betten von Pozzuoli.

Vitruvius beschrieb ein Verhältnis von 1 Teil Kalk zu 3 Teilen Puzzolan für Zement, der in Gebäuden verwendet wird. Für Unterwasserarbeiten spezifizierte er ein Verhältnis von Kalk zu Puzzolana von 1: 2 für Unterwasserarbeiten - praktisch das gleiche Verhältnis, das heute für Beton an Meeresstandorten verwendet wird.

6. Römische Betonwellenbrecher sind beeindruckend stark

Wie Plinius der Ältere schrieb, war römischer Beton "für die Wellen uneinnehmbar". Kein Wunder also, dass die alten Römer Pioniere in den Prinzipien des Unterwasserbaus waren.

Im ersten Jahrhundert begannen römische Ingenieure mit dem Bau von Konstruktionen wie Wellenbrechern, die der Kraft des Meeres standhalten konnten - von denen viele noch heute bestehen. Die Stadt Caesarea (ca. 25 v. Chr. Erbaut) ist das früheste bekannte Beispiel für eine großflächige römische Unterwasserbetonbaustelle. Heute ist es Teil eines Naturparks in Israel.

7. Wissenschaftler analysierten Betonkerne aus römischen Pfeilern, Wellenbrechern und Häfen

Im Rahmen des historischen Projekts ROMACONS besuchten Jackson und ein Forscherteam Betonkerne, die in Wasser getaucht sind, um ihre Eigenschaften zu untersuchen.

Sie untersuchten diese Kerne, die Teile römischer Pfeiler, Wellenbrecher und anderer Konstruktionen waren, mit Methoden wie Mikrodiffraktions- und Mikrofluoreszenzanalysen an der Advanced Light Source Beamline 12.3.2 des Lawrence Berkeley National Laboratory.

8. Frühe Analysen zeigten, dass der Beton eine seltene Substanz enthielt, die sehr schwer herzustellen ist

Bei ihren Untersuchungen fanden Jackson und Kollegen im Meeresmörtel ein sehr seltenes Mineral namens aluminiumhaltigen Tobermorit. Die Mineralkristalle wurden in Kalkpartikeln durch eine puzzolanische Reaktion bei leicht erhöhten Temperaturen gebildet.

Es war eine überraschende Entdeckung. "Es ist sehr schwierig herzustellen", sagt Jackson über aluminiumhaltigen Tobermorit. Die Herstellung in einem Labor ist eine mühsame Aufgabe, die sehr hohe Temperaturen erfordert.

8. Forscher fanden heraus, dass eine chemische Reaktion in römischem Beton ihn mit der Zeit stärker macht

Das Forscherteam kam zu dem Schluss, dass der aluminiumhaltige Tobermorit gebildet wurde, als Meerwasser in Wellenbrechern und Pfeilern durch den Beton sickerte, Bestandteile der Vulkanasche auflöste und die Bildung neuer Mineralien ermöglichte.

"Als Geologen wissen wir, dass sich Gesteine ​​ändern", sagte Jackson. „Veränderung ist eine Konstante für Erdmaterialien. Wie beeinflusst der Wandel die Haltbarkeit römischer Strukturen? “

Aluminium-Tobermorit hat silikareiche Zusammensetzungen, die an Kristalle erinnern, die sich in Vulkangesteinen bilden. Die Kristalle haben plättchenförmige Formen, die zur Verstärkung der Zementmatrix dienen. Diese ineinandergreifenden Platten erhöhen wiederum die Beständigkeit des römischen Betons gegen Sprödbruch. "Wir sehen ein System, das im offenen chemischen Austausch mit Meerwasser gedeiht", erklärte Jackson.

9. Die Stärke des römischen Betons war teilweise auf das Glück zurückzuführen

Die Stärke des römischen Betons wird wahrscheinlich durch einen Höhepunkt von Versuch und Irrtum, Experimentieren und Glück erreicht worden sein.

Nach ihrer Recherche erklärte Jackson: "Die Römer hatten Glück mit der Art des Gesteins, mit dem sie arbeiten mussten. Sie beobachteten, dass aus Vulkanasche Zement wurde, um den Tuff zu produzieren. Wir haben diese Gesteine ​​in vielen Teilen der Welt nicht Es müssten Substitutionen vorgenommen werden. “

10. Die Wissenschaftler arbeiten nun daran, römischen Beton nach dem neu entdeckten Rezept wiederherzustellen

Obwohl wir das genaue Rezept für römischen Beton möglicherweise nicht kennen, sind sich die Wissenschaftler einig, dass es im Allgemeinen aus einer Mischung von Vulkanasche, Kalk (Calciumoxid), Meerwasser und Klumpen aus Vulkangestein hergestellt wird.

Seit der Recherche und Veröffentlichung ihrer Ergebnisse arbeitet Jackson mit dem Geologen Tom Adams zusammen, um ein Ersatzrezept unter Verwendung von Materialien aus den westlichen USA zu entwickeln.

11. Es braucht Zeit, um stärker als moderner Beton zu werden

Obwohl römischer Beton fester ist als typischer moderner Beton, auch als Portlandbeton bekannt, braucht es aufgrund des in Punkt 8 beschriebenen Prozesses Zeit, um diese Festigkeit zu entwickeln.

Aus diesem Grund ist es möglicherweise kein brauchbarer Ersatz für den heute verwendeten Beton. Es kann jedoch in bestimmten Kontexten nützlich sein - wie dem unten beschriebenen.

12. Ein Wissenschaftler argumentierte, dass ein großer neuer Damm in Großbritannien aus römischem Beton bestehen sollte

Jackson schlug kürzlich vor, ein großes Projekt - eine geplante Gezeitenlagune in Swansea, Großbritannien - aus römischem Beton zu bauen.

Der Grund, den sie angab, ist, dass die Lagune, die gebaut werden sollte, um die Gezeitenkraft zu nutzen, 120 Jahre in Betrieb sein müsste, um die Baukosten des Projekts wieder hereinzuholen.

"Sie können sich vorstellen, dass es bei der Art und Weise, wie wir jetzt bauen, zu diesem Zeitpunkt eine Masse aus korrodierendem Stahl sein würde", erklärte Jackson. Bei Verwendung von römischem Beton hingegen könnte die Konstruktion im Laufe der Zeit verstärkt werden, was bedeutet, dass sie Jahrhunderte lang Bestand haben könnte.

13. Die Forschung zu römischem Beton wird heute fortgesetzt

Obwohl die Forschungen von Jackson und anderen dazu beigetragen haben, viele Fragen zu den Eigenschaften von römischem Beton zu beantworten, ist noch nicht viel darüber bekannt, wie sich dieses Material über die langen Zeiträume, in denen es überlebt hat, verändert.

"Ich denke, [die Forschung] eröffnet eine völlig neue Perspektive für die Herstellung von Beton - was wir als Korrosionsprozesse betrachten, kann tatsächlich äußerst vorteilhaften Mineralzement produzieren und zu einer fortgesetzten Widerstandsfähigkeit führen, die möglicherweise die Widerstandsfähigkeit im Laufe der Zeit erhöht", so Jackson erklärt.

„Die Römer waren damit beschäftigt. Wenn wir im Meer bauen wollen, sollten wir uns auch darum kümmern. "

Noch heute stehen unzählige Aquädukte, Brücken, Pfeiler und andere alte Gebäude, die uns das langjährige Erbe des alten Römischen Reiches zeigen - und des Reiches, das auf den stabilsten Betonfundamenten errichtet wurde.


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Bemerkungen:

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