In der Geschichte gibt es viele Hinweise auf antiken Beton, unter anderem in den Schriften des berühmten römischen Gelehrten Plinius des Älteren, der im ersten Jahrhundert n. Chr. lebte und beim Ausbruch des Vesuvs im Jahr 79 n. Chr. starb. Plinius schrieb, dass der beste maritime Beton aus vulkanischer Asche hergestellt wurde, die in den Regionen um den Golf von Neapel, insbesondere in der Nähe der heutigen Stadt Pozzuoli, gefunden wurde. Seine Vorzüge wurden so bekannt, dass Asche mit ähnlichen mineralischen Eigenschaften – unabhängig davon, wo auf der Welt sie gefunden wurde – als Puzzolan bezeichnet wurde.
Durch die Analyse der mineralischen Bestandteile des Zements aus dem Wellenbrecher der Bucht von Pozzuoli im Labor der U.C. Berkeley sowie in Einrichtungen in Saudi-Arabien und Deutschland konnte das internationale Forscherteam das „Geheimnis“ der Haltbarkeit des römischen Zements entdecken. Sie fanden heraus, dass die Römer Beton herstellten, indem sie Kalk und Vulkangestein zu einem Mörtel mischten. Um Unterwasserbauten zu errichten, wurden dieser Mörtel und vulkanischer Tuffstein in Holzformen gepackt. Das Meerwasser löste dann eine chemische Reaktion aus, bei der Wassermoleküle den Kalk hydratisierten und mit der Asche reagierten, um alles miteinander zu verbinden. Die daraus resultierende Verbindung aus Kalzium-Aluminium-Silikat-Hydrat (C-A-S-H) ist außergewöhnlich stark.
Im Vergleich dazu fehlt dem Portlandzement (der gängigsten modernen Betonmischung) die Kombination aus Kalk und Vulkanasche, und er bindet im Vergleich zum römischen Beton nicht so gut. Portlandzement, der seit fast zwei Jahrhunderten verwendet wird, neigt dazu, sich im Meerwasser besonders schnell abzunutzen, und hat eine Lebensdauer von weniger als 50 Jahren. Außerdem wird bei der Herstellung von Portlandzement eine beträchtliche Menge Kohlendioxid freigesetzt, eines der schädlichsten der so genannten Treibhausgase. Laut Paulo Monteiro, Professor für Bau- und Umwelttechnik an der Universität von Kalifornien in Berkeley und leitender Forscher des Teams, das den römischen Beton analysiert hat, macht die Herstellung der 19 Milliarden Tonnen Portlandzement, die wir jedes Jahr verwenden, „7 Prozent des Kohlendioxids aus, das die Industrie in die Luft bläst“
Der römische Beton ist nicht nur haltbarer als Portlandzement, sondern scheint auch nachhaltiger in der Herstellung zu sein. Bei der Herstellung von Portlandzement wird Kohlenstoff durch die Verbrennung von Brennstoffen freigesetzt, mit denen eine Mischung aus Kalkstein und Ton auf 1.450 Grad Celsius erhitzt wird, sowie durch den erhitzten Kalkstein (Kalziumkarbonat) selbst. Für die Herstellung ihres Betons verwendeten die Römer viel weniger Kalk und stellten ihn aus Kalkstein her, der bei 900 Grad Celsius oder weniger gebrannt wurde, ein Verfahren, das viel weniger Brennstoff verbrauchte.
Die Analyse des römischen Betons durch die Forscher wirft ein Licht auf bestehende moderne Betonmischungen, die als umweltfreundlicherer Teilersatz für Portlandzement verwendet wurden, wie Vulkanasche oder Flugasche aus Kohlekraftwerken. Monteiro und seine Kollegen schlagen außerdem vor, dass die Übernahme der von den alten Römern verwendeten Materialien und Produktionstechniken zu länger haltbarem Beton führen könnte, der weniger Kohlendioxid erzeugt. Monteiro schätzt, dass Puzzolan, das in vielen Teilen der Welt vorkommt, möglicherweise „40 Prozent des weltweiten Bedarfs an Portlandzement“ ersetzen könnte. Wenn dies der Fall ist, könnten die antiken römischen Baumeister für einen wirklich revolutionären Einfluss auf die moderne Architektur verantwortlich sein – eine massive Betonstruktur nach der anderen.