Pompeji évszázadok óta páratlan betekintést enged a Római Birodalom mindennapjaiba. A várost Kr. u. 79-ben előbb horzsakő és lapilli temette maga alá, majd gyors, forró piroklaszt-árak borították be. Ezek eltömték és mintegy összecementálták az utcákat, házakat és használati tárgyakat, így a település nagyrészt abban az állapotban maradt fenn, ahogyan a kitörés elől menekülő lakók hátrahagyták.

A régészeti munkák megkönnyítésére Pompejit kilenc földrajzi egységre, úgynevezett régióra osztották. A IX. régió feltárását az 1880-as években kezdték meg, ám a munkálatok később hosszú időre leálltak. A kutatók csak 2023-ban tértek vissza ide egy nagyszabású nemzetközi expedíció keretében, amelyet Admir Masic, a Massachusetts Institute of Technology munkatársa vezetett.

A szakemberek arra nem számítottak, hogy egy egyszerű épület helyett egy első századi, szinte teljes betonüzemre bukkannak. A műhelyben a munkások építési keverékeket állítottak elő, amikor a vulkáni hamu maga alá temette a helyiséget. Emiatt az alapanyagok, a szerszámok, sőt a falakon látható, munkabeosztást és anyagszükségletet rögzítő feljegyzések is jó állapotban maradtak fenn.

A leletek között kőművesszerszámok, vulkánihomok-halmok, újrafeldolgozott tetőcserepek töredékei és gondosan felhalmozott fehér por, vagyis égetett mész is volt. Rendkívül ritka, hogy egy ókori technológiát ennyire eredeti állapotában lehessen tanulmányozni.

## Más módszert használtak, mint amit az ókori szövegek állítottak

A műhely alapján olyan eljárást sikerült rekonstruálni, amelyet még a legjobb laboratóriumokban sem tudtak teljesen megfejteni. A felfedezés azt mutatja, hogy a rómaiak nem egészen úgy készítették a betont, ahogyan azt az ókori források leírták.

E szövegek szerint az építők oltott meszet, azaz kalcium-hidroxidot használtak. A meszet vízzel keverték össze, megvárták a reakció lezajlását, majd az így kapott oltott meszet vulkáni hamuval és a beton további összetevőivel elegyítették.

A pompeji műhely száraz keverékeinek kémiai vizsgálata azonban ennek ellenkezőjét mutatta. Az ókori mesterek úgynevezett forró keveréses eljárást alkalmaztak, amelyhez égetett meszet, vagyis kalcium-oxidot használtak.

Ennek során az égetett meszet szárazon keverték össze a többi száraz alapanyaggal, köztük vulkáni hamuval vagy más puccolános adalékokkal. Vizet csak ezután adtak a keverékhez. A víz és az égetett mész érintkezése heves, hőtermelő kémiai reakciót indított el. A keverék egy része jelentősen felmelegedett, végbement a hidratáció, majd a megszilárdulás során tömör, kőszerű szerkezet, vagyis beton alakult ki.

Masic magyarázata szerint az égetett mész adta a tartós szerkezeti beton alapját. Az oltott meszet ezzel szemben főként vakolatokhoz és habarcsokhoz alkalmazták, ahol a képlékenység és a sima felület volt fontos.

## A repedéseket is képes volt „begyógyítani”

A forró keverés egyik legfontosabb előnye, hogy a megszilárdult anyagban sajátos zárványok, úgynevezett mészklasztok keletkeztek. Ezek olyan apró égetettmész-darabok, amelyek nem reagáltak teljesen a vízzel, így aktív kalcium tartalékaiként maradtak a betonban.

Amikor mikroszkopikus repedések jelentek meg a szerkezetben, a beszivárgó víz elérte ezeket a mészrészecskéket. A kalcium feloldódott, majd közvetlenül a repedés belsejében ismét kikristályosodott, kitöltve és „begyógyítva” a sérülést. A kalciumionok emellett reakcióba léptek a betonban lévő vulkáni hamuval, ami tovább növelte az anyag tartósságát.

A kutatók közvetlenül a műhelyből származó betondarabokat vizsgáltak mikroszkóppal, különös figyelmet fordítva a mészklasztok és a vulkáni hamu szemcséinek érintkezési felületeire. Az elemzés szerint a hamuszemcsék körül hosszú időn át zajlottak ásványképződési folyamatok: a kalcium a pórusokba vándorolt, majd kalcium-karbonát-kristályokká alakult, tovább erősítve a szerkezetet. A beton tehát saját sérüléseiben hozott létre új, szilárd anyagot, ami alátámasztja önjavító képességét.

A fennmaradt szerszámok és alapanyagok alapján a római építők teljes munkafolyamatát sikerült rekonstruálni: az összetevők előkészítését, a mész feldolgozását, az adalékanyagok aprítását és az anyagok keverési sorrendjét.

Masic szerint egy mai betonkészítő a pompeji műhelybe lépve azonnal felismerné az eljárás lényegét, és munkához is tudna látni. A kémiai alapelvek nem változtak; a legfontosabb eltérés az összetevők gondos kiválasztásában és előkészítésében, valamint megfelelő adagolási sorrendjében rejlett. Ezek együtt tették különösen szilárddá és tartóssá a római betont.

A kutatás eredményeit a Nature Communications folyóiratban ismertették.