Antike Bauwerke und praktische Ingenieurskunst

Ein Bauforscher dokumentiert eng gefügte polygonale Steinblöcke mit Maßstab und Notizbuch bei hellem Tageslicht im Freien — Fotografie der Werkzeugspuren bei streifendem Sonnenlicht zeigt winzige, zerquetschte weiße Narben, die Quarzit- und Hämatit-Geröllschlagsteine entlang der bearbeiteten Fugenränder hinterlassen haben.

Cusco, Ollantaytambo und Rumiqolqa, Peru 15.–16. Jahrhundert n. Chr.

Inka-Erdbebenmauerwerk und die Belege der „müden Steine“

Besucher, die vor den zickzackförmigen Terrassenmauern von Saqsayhuamán oder dem Sonnentempel in Ollantaytambo stehen, staunen stets, dass kein Blatt Papier zwischen die mehrere Tonnen schweren Blöcke aus Yucay-Kalkstein oder rosa Granit passt. Spekulative Autoren übersehen oft das größte Geschenk, das Archäologen in Ollantaytambo und im Steinbruch Rumiqolqa hinterlassen wurde: unvollendete Arbeiten, die während des dynastischen Bürgerkriegs und der spanischen Invasion der 1530er-Jahre abrupt abgebrochen wurden.

Entlang der vorbereiteten Transportwege zwischen den Steinbruchwänden von Kachiqhata jenseits des Urubamba-Flusses und der Festung Ollantaytambo liegen verlassene Monolithen, die in der quechuasprachigen Chronistentradition als piedras cansadas („müde Steine“) bekannt sind. Rundherum liegen flussgerundete Diabas-, Quarzit- und Hämatit-Schlagsteine mit einem Gewicht von einem halben bis acht Kilogramm. Der Architekt Jean-Pierre Protzen testete genau diese Gerölle in den 1980er-Jahren experimentell: Auf Andesit fallen gelassen, prallt der Schlagstein aufgrund der Elastizität des Steins natürlich zurück. So konnte ein Steinmetz Flächen schnell bearbeiten, bevor er für abgeschrägte Ränder auf kleine Kantenhämmer wechselte.

Selbst die berühmten vorspringenden Noppen (Buckel) an Inka-Blöcken hatten eine praktische Funktion: Holzhebel wurden gegen diese Buckel gesetzt, um obere Blöcke anzuheben und probeweise auf konkave Auflager zu setzen, die mit hellem Steinmehl bestäubt waren. So wurden hohe Stellen sichtbar, die noch nachgearbeitet werden mussten. Da benachbarte Blöcke in Masse und Resonanzfrequenz variieren, werden seismische Wellen durch mikroskopische Gleitreibung abgebaut, statt starre vermörtelte Lagen zum Einsturz zu bringen.

Chemie antiker Materialien

Warum römischer Hafenbeton im Meerwasser fester wurde

Moderner Portlandzementbeton, der im Salzwasser liegt, korrodiert oft innerhalb von fünfzig Jahren, weil Chloride in die Stahlbewehrung eindringen. Die römischen Hafenmolen dagegen, die im 1. Jahrhundert v. Chr. in der Bucht von Neapel, in Portus und in Caesarea Maritima gegossen wurden, widerstehen der offenen Brandung auch zwei Jahrtausende später noch.

Die Geologin Marie Jackson und ihre Kolleginnen und Kollegen analysierten Bohrkerne aus römischen Wellenbrechern mithilfe der Synchrotron-Röntgen-Mikrodiffraktion am Lawrence Berkeley National Laboratory (2017). Als Meerwasser durch vulkanische Asche aus Pozzuoli sickerte, löste es vulkanisches Glas auf und ließ ineinandergreifende plattenförmige Kristalle aus aluminiumhaltigem Tobermorit und Phillipsit wachsen. Diese Minerale entstehen normalerweise nur in geothermischen Quellen. Sie verstärkten den Mörtel gegen Rissbildung.

Unterirdische und erdbauliche Ingenieurskunst

Unsichtbare Monumente: Persische Qanate und der Übergang vom neolithischen Holz- zum Steinbau

Gonabad, Provinz Razavi-Chorasan, Iran 1. Jahrtausend v. Chr. – heute

Schwerkraftgespeiste Wüstentunnel

Nicht alle monumentalen Bauwerke ragen über die Skyline hinaus. Der Qanat von Gonabad erstreckt sich etwa 33 Kilometer unterirdisch und beginnt an einem Muttersbrunnen, der am Fuß der Schwemmfächer der Berge mehr als 300 Meter tief liegt. Spezialisierte Zunftbergleute (Muqannis) nutzten Lotschnüre, Öllampen, die zugleich vor Sauerstoffmangel warnten, und Visiergeräte, um ein kaum wahrnehmbares Gefälle von etwa 1:1000 zu halten. So floss das Grundwasser stetig, ohne die Wände der Erdtunnel zu erodieren.

Salisbury Plain & Preseli Hills, Vereinigtes Königreich ca. 3000–2500 v. Chr.

Holzverbindungen in den Sarsensteinen von Stonehenge

Der äußere Sarsen-Kreis und die Trilithen von Stonehenge weisen Zapfen-und-Loch-Verbindungen an den Pfosten sowie Nut-und-Feder-Verbindungen an den Stürzen auf. Diese Techniken wurden direkt aus der neolithischen Zimmermannskunst übernommen, als in ganz Britannien massive Holzhallen und Pfostenkreise den Steinmonumenten vorausgingen. Geochemische RFA-Kernanalysen aus dem Jahr 2020 ordneten die meisten Sarsensteine den West Woods 25 Kilometer nördlich zu. Die gefleckten Dolerit-Blausteine dagegen stammen aus Carn Goedog und Craig Rhos-y-felin in Wales, 225 Kilometer entfernt, und wurden über Land auf Schlitten transportiert.

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