Bangsa Romawi mulai membuat beton lebih dari 2.000 tahun yang lalu, tetapi tidak seperti beton hari ini. Mereka memiliki formula yang berbeda, yang menghasilkan zat yang tidak sekuat produk modern. Namun struktur seperti Pantheon dan Colosseum telah bertahan selama berabad-abad, seringkali dengan sedikit atau tanpa pemeliharaan. Ahli geologi, arkeolog dan insinyur sedang mempelajari sifat-sifat beton Romawi kuno untuk memecahkan misteri umur panjangnya.
“Beton Romawi itu. . . jauh lebih lemah dari beton modern. Sekitar sepuluh kali lebih lemah, ”kata Renato Perucchio, seorang insinyur mekanik di University of Rochester di New York. "Apa yang dianggap bahan ini adalah resistensi fenomenal dari waktu ke waktu."
Hambatan itu, atau daya tahan terhadap elemen, mungkin disebabkan oleh salah satu bahan utama beton: abu vulkanik. Beton modern adalah campuran semen berbasis kapur, air, pasir dan apa yang disebut agregat seperti kerikil halus. Formula untuk beton Romawi juga dimulai dengan batu kapur: pembangun membakarnya untuk menghasilkan kapur dan kemudian menambahkan air untuk membuat pasta. Berikutnya mereka bercampur dalam abu vulkanik — biasanya tiga bagian abu vulkanik menjadi satu bagian jeruk nipis, menurut tulisan-tulisan Vitruvius, seorang arsitek dan insinyur abad pertama SM. Abu vulkanik bereaksi dengan pasta kapur untuk membuat mortar tahan lama yang dikombinasikan dengan bongkahan batu bata ukuran kepalan tangan atau batu vulkanik yang disebut tufa, dan kemudian dimasukkan ke tempatnya membentuk struktur seperti dinding atau kubah.
Pada awal abad kedua SM, orang Romawi sudah menggunakan beton ini dalam proyek-proyek konstruksi skala besar, menunjukkan eksperimen mereka dengan bahan bangunan dimulai bahkan lebih awal. Masyarakat kuno lainnya seperti Yunani mungkin juga menggunakan mortir berbasis kapur (di Cina kuno, ketan ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan). Tetapi menggabungkan mortar dengan agregat seperti batu bata untuk membuat beton kemungkinan merupakan penemuan Romawi, kata Perucchio.
Dalam konkret awal, Roma menambang abu dari berbagai endapan gunung berapi purba. Tetapi pembangun menjadi pemilih ketika Augustus menjadi kaisar Romawi pertama, pada 27 SM. Pada saat itu, Augustus memprakarsai program kota yang luas untuk memperbaiki monumen tua dan mendirikan yang baru, dan pembangun secara eksklusif menggunakan abu vulkanik dari deposit yang disebut Pozzolane Rosse, sebuah Aliran abu yang meletus 456.000 tahun yang lalu dari gunung berapi Bukit Alban, 12 mil tenggara Roma.
Pantheon, sebuah kuil untuk para dewa, selesai dibangun pada tahun 128 Masehi. Kubah kuil ini masih merupakan kubah beton tanpa penguat terbesar di dunia. (Kolam Guido Bergmann / Bundesregierung via Getty Images) 
Colosseum, diresmikan pada 80 M, duduk 50.000 dan menjadi tuan rumah permainan gladiator, perburuan hewan ritual, parade dan eksekusi. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) 
Makam Caecilia Metella, putri seorang konsul Romawi. Daguerreotype 1841 ini adalah salah satu foto Italia yang paling awal diketahui. (Gambar SSPL / Getty) 
Kubah Tempio di Venere e Roma, sebuah kuil yang didedikasikan untuk dua dewi dan diresmikan oleh Kaisar Hadrian pada tahun 135 M. (Tiziana Fabi / AFP / Getty Images) "Kaisar Augustus adalah kekuatan pendorong di belakang sistemisasi, standardisasi campuran mortar dengan Pozzolane Rosse, " kata Marie Jackson, seorang ahli geologi dan insinyur penelitian di University of California di Berkeley. Pembangun Romawi cenderung lebih menyukai endapan abu karena daya tahan beton yang dibuat dengannya, tambahnya. "Ini adalah rahasia untuk beton yang sangat kuat, koheren, bahan yang kuat."
Jackson dan koleganya telah mempelajari komposisi kimia dari beton yang dibuat dengan Pozzolane Rosse. Campuran unik dari abu mineral tampaknya telah membantu beton menahan kerusakan dan kerusakan kimia.
Bangsa Romawi menyukai abu vulkanik khusus lainnya ketika membuat struktur pelabuhan beton yang terendam di perairan asin Mediterania. Pulvis Puteolanus ditambang dari deposito di dekat Teluk Napoli. "Bangsa Romawi mengirim ribuan dan ribuan ton abu vulkanik di sekitar Mediterania untuk membangun pelabuhan dari pantai Italia ke Israel ke Alexandria di Mesir ke Pompeiopolis di Turki, " kata Jackson.
Air laut sangat merusak beton modern. Tetapi dalam beton Romawi, Pulvis Puteolanus "sebenarnya memainkan peran dalam mengurangi kerusakan ketika air meresap ke dalamnya, " kata Jackson. Meskipun mekanisme pastinya tidak diketahui, tampaknya reaksi kimia di antara pasta kapur, abu vulkanik, dan air laut menciptakan struktur mikroskopis dalam beton yang memerangkap molekul seperti klorida dan sulfat yang merusak beton saat ini.
Terlepas dari keberhasilan beton Romawi, penggunaan material tersebut menghilang bersama dengan Kekaisaran Romawi. Struktur beton jarang dibangun selama Abad Pertengahan, menunjukkan abu vulkanik bukan satu-satunya rahasia ketahanan beton Roma, kata Perucchio. "Proyek-proyek yang sangat besar ini hanya dapat dilakukan dengan birokrasi yang tepat, dengan organisasi yang tepat yang akan disediakan oleh Kekaisaran Romawi."
Erin Wayman adalah asisten editor di Smithsonian dan menulis blog Hominid Hunting.
