Rimljani su počeli izrađivati beton prije više od 2000 godina, ali to nije baš bilo poput današnjeg betona. Imali su drugačiju formulu, što je rezultiralo supstancom koja nije bila tako jaka kao moderni proizvod. Ipak građevine poput Panteona i Koloseuma preživjele su stoljećima, često bez ikakvog održavanja. Geolozi, arheolozi i inženjeri proučavaju svojstva drevnog rimskog betona kako bi riješili tajnu njegove dugovječnosti.
"Rimski beton jest., , znatno slabiji od modernih betona. Otprilike je deset puta slabija ", kaže Renato Perucchio, inženjer strojarstva na Sveučilištu Rochester u New Yorku. "Pretpostavlja se da ovaj materijal ima fenomenalan otpornost na vrijeme."
Taj otpor ili trajnost elemenata može biti posljedica jednog od ključnih sastojaka betona: vulkanskog pepela. Moderni beton mješavina je cementa na bazi vapna, vode, pijeska i takozvanih agregata poput sitnog šljunka. Formula rimskog betona također počinje vapnencem: graditelji su ga spaljivali kako bi proizveli vapno, a zatim dodali vodu kako bi stvorili pastu. Zatim su se miješali u vulkanskom pepelu - obično tri dijela vulkanskog pepela na jedan dio vapna, prema spisima Vitruvija, arhitekta i inženjera iz prvog stoljeća prije Krista. Vulkanski pepeo reagirao je s vapnenom pastom kako bi stvorio trajan malter koji je bio kombiniran s komadima opeke ili vulkanskim stijenama zvanim tuf, a zatim se pakirao na mjesto da formira strukture poput zidova ili svoda.
Početkom drugog stoljeća prije Krista, Rimljani su taj beton već koristili u velikim građevinskim projektima, sugerirajući da su eksperimentiranja sa građevinskim materijalom započeli još ranije. Druga drevna društva, poput Grka, vjerojatno su također koristila malte na bazi vapna (u drevnoj Kini dodana je ljepljiva riža za povećanje snage). Ali kombiniranje maltera s agregatom poput cigle za izradu betona vjerojatno je bio rimski izum, kaže Perucchio.
U najranijim betonima Rimljani su vadili pepeo iz raznih drevnih vulkanskih ležišta. Ali graditelji su bili izbirljivi u vrijeme kada je Augustus postao prvi rimski car, u 27 godina prije Krista. Tada je Augustus pokrenuo opsežni program za popravak starih spomenika i podizanje novih, a graditelji su isključivo koristili vulkanski pepeo iz ležišta nazvanog Pozzolane Rosse, protok pepela koji je eruptirao prije 456 000 godina iz vulkana Alban Hills, 12 milja jugoistočno od Rima.
Panteon, hram bogovima, dovršen je AD 128. Kupola hrama i dalje je najveća ne-armirana betonska kupola na svijetu. (Guido Bergmann / Bundesregierung-Pool via Getty Images) 
Koloseum, osnovan 80. godine prije Krista, sjedio je 50 000 i bio domaćin gladijatorskih igara, ritualnih lova na životinje, parada i pogubljenja. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) 
Grob Caecilije Metelle, kćerke rimskog konzula. Ovaj dagereotip iz 1841. godine jedna je od najranijih poznatih fotografija Italije. (SSPL / Getty slike) 
Kupola Tempio di Venere e Roma, hram posvećen dvjema boginjama, a otvorio ih je car Hadrian AD 135. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) "Car Augustus bio je pokretač sustava za standardizaciju, standardizaciju mortovskih mješavina s Pozzolaneom Rosseom", kaže Marie Jackson, geolog i inženjer istraživanja na Kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyu. Rimski graditelji vjerojatno su pogodovali ležište pepela zbog izdržljivosti betona napravljenog na njemu. "Ovo je bila tajna betona koji su bili vrlo dobro spojeni, koherentni i robusni materijali."
Jackson i njezini kolege proučavali su kemijski sastav betona stvorenih s Pozzolane Rosse. Čini se da je jedinstvena mješavina pepela pomogla betonu da izdrži kemijsko propadanje i oštećenja.
Rimljani su pogodovali još jednom specifičnom vulkanskom pepelu prilikom izrade betonskih lučkih struktura koje su bile potopljene u slanim vodama Sredozemlja. Pulvis Puteolanus vađen je iz ležišta u blizini Napuljskog zaljeva. "Rimljani su otpremili tisuće i tisuće tona tog vulkanskog pepela oko Sredozemlja kako bi izgradili luke od obale Italije do Izraela do Aleksandrije u Egiptu do Pompeiopolisa u Turskoj", kaže Jackson.
Morska voda vrlo je štetna za moderni beton. Ali u rimskom betonu, Pulvis Puteolanus "zapravo igra ulogu u ublažavanju propadanja kada voda prodire kroz njega", kaže Jackson. Iako je točan mehanizam nepoznat, čini se da su kemijske reakcije među vapnenom pastom, vulkanskim pepelom i morskom vodom stvorile mikroskopske strukture unutar betona koje su zarobile molekule poput klorida i sulfata koji danas štete betonu.
Unatoč uspjehu rimskog betona, upotreba materijala je nestala zajedno s Rimskim carstvom. Betonske građevine rijetko su građene tijekom srednjeg vijeka, što sugerira da vulkanski pepeo nije jedina tajna trajnosti rimskog betona, kaže Perucchio. "Ovi se zaista veliki projekti mogli realizirati samo uz odgovarajuću birokraciju, uz odgovarajuću organizaciju koju bi osiguralo Rimsko carstvo."
Erin Wayman pomoćnica je urednika u Smithsonian-u i piše blog Hominid Hunting.
