Oma betooni ülimuslikkust märkasid juba roomlased ise. "Niipea kui see merelainetega kokku puutub ja vee alla vajub, muutub see ühtseks kivimassiiviks, lainete poolt läbistamatuks ja iga päev üha tugevamaks," kirjeldas materjali oma loodusloo raamatus vanarooma riigiametnik ja sõjaväeülem Plinius Vanem. Vana-Rooma betooni saladused on hoidnud pikalt oma kütkeis tänapäeva ehitusinsenere ja teadlasi. Vaatamata rangele kvaliteedikontrollile kipuvad tänapäeva betoonstruktuurid regulaarse hoolduseta kümnendite möödudes murenema.

Rooma inseneri Marcus Vitruviuse 30 aastat e.m.a visandatud retsept annab betooni koostisest vaid pealiskaudse aimduse. Omavahel on tarvis kokku segada vulkaaniline tuhk, lubi, merevesi ja paras kogus vulkaaniliste kivide tükke. "Suur küsimus oli, kuidas muutub see kõik ühtseks tugevaks kivimiks," sõnas uurimuse juhtivautor Marie Jackson.

Parema pildi saamiseks võttis Utah' ülikooli geoloog kolleegidega appi röntgenkiirte sünkrotroni ja uuris nendega Itaalias Napoli lähedal asuva Pozzuoli sadamast kogutud proove. See võimaldas kindlaks teha, millised mineraalid on moodustunud rooma betoonis selle valamisele järgnenud kümnete ja sadade aastatega.

Juba varasematest uuringutest oli teada, et rooma betooni tugevuse juures mängib tähtsat rolli alumiiniumtobermoriit. Pikkade kristallide mõjul hakkab materjal rõhu mõjul pigem painduma kui tervikuna purunema. "Mineraali kohtab vabas looduses väga harva. Üheks erandiks on Islandil lähistel asuv Surtsey vulkaan. Seda on võimalik valmistada küll ka laboris, kuid mineraali betooni sisse segamine on omaette kunst," nentis Jackson. Ometigi leidsid vanaroomlased katse ja eksituse meetodil või pooljuhuslikult selleks võimaluse.

Röntgenuuringud näitasid, alumiiniumtobermoriidi kristallid kasvasid välja filipsiidist – vulkaanilistes kivimites tihti nähtavast mineraalist. Reaktsioon leidis aset betooni imbuva merevee tõttu, mis muutis sealset keskkonda tavapärasest aluselisemaks.

"Erinevalt tänapäeval levinud printsiipidest tuleb betoonile ainult kasuks, kui see vabalt mereveega keemiliselt reageerida saab," märkis geoloog. Näiteks laialdaselt kasutatava raudbetooni puhul korrodeeruvad esmalt betooni tugevdavad raudtoed. Seejärel hakkavad lained minema uhtuma materjali koos hoidvat sideainet.

Jackson loodab, et roomlaste betooni koostise üksikasjalikum uurimine aitab rajada vastupidavamaid betoonehitisi ka tänapäeval. "Sellest ei saaks kohe kindlasti igapäevaselt kasutatavat materjali, kuid teatud rakendustes oleks see kindlasti omal kohal," sõnas geoloog. Et aga betooni tugevnemine jätkub kümneid ja sadu aastaid, pole võimalik tavapäraste katsetega veel nii pea öelda, kas roomlaste retsepti jäljendamine kandis tõepoolest vilja või on tänapäeva teadlastel veel arenguruumi.

Uurimus ilmus ajakirjas American Mineralogist.