Los antiguos romanos eran maestros de obras e ingenieros, capaces de construir acueductos y cúpulas que aún hoy están intactos. Y esas maravillas arquitectónicas se basan en un material de construcción único: el hormigón puzolánico, un material extraordinariamente duradero que dio a las estructuras romanas su increíble resistencia.
Incluso hoy en día, una de sus estructuras, el Panteón, aún intacto y con casi 2000 años de antigüedad, ostenta el récord de la cúpula de hormigón no reforzado más grande del mundo.
Las propiedades de este hormigón se han atribuido generalmente a sus ingredientes: puzolana, una mezcla de ceniza volcánica -toma su nombre de la ciudad italiana de Pozzuoli, donde existe un importante depósito de la misma- y cal. Cuando se mezclan con agua, los dos materiales pueden reaccionar para producir concreto resistente.
Pero este concreto romano aparentemente era muy diferente. Un equipo internacional de investigadores dirigido por el profesor Masic del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) descubrió que los materiales no solo son ligeramente diferentes de lo que podríamos haber pensado, sino que las técnicas utilizadas para mezclarlos también eran diferentes.
Se ha encontrado evidencia en pequeños grumos blancos de cal que se pueden descubrir en lo que parece ser cemento bien mezclado. La presencia de estos bloques se había atribuido anteriormente a una mezcla o materiales deficientes, pero eso no tenía sentido para el científico de materiales del MIT, Admir Masic. Los romanos construían a tiempo, para durar, y los maestros de obras nunca tolerarían el hormigón mal mezclado.
“Si los romanos pusieron tanto esfuerzo en hacer un material de construcción excepcional, siguiendo todas las recetas detalladas que habían sido perfeccionadas durante muchos siglos, ¿por qué pusieron tan poco esfuerzo en asegurar la producción de un producto final bien mezclado? Debe haber más de esta historia. ”, dijo el investigador.
Masic y el equipo, dirigido por la ingeniera civil del MIT Linda Seymour, estudiaron detenidamente muestras de hormigón romano de 2.000 años de antigüedad del sitio arqueológico de Privernum en Italia. Estas muestras se sometieron a microscopía electrónica de barrido de área grande y espectroscopía de rayos X de dispersión de energía, difracción de rayos X de polvo e imágenes Raman confocales para obtener una mejor comprensión de los clastos de cal.
Una de las cuestiones en mente era la naturaleza de la cal utilizada. La comprensión estándar del hormigón puzolánico es que utiliza cal apagada. Primero, la piedra caliza se calienta a altas temperaturas para producir un polvo cáustico altamente reactivo llamado cal viva u óxido de calcio.
Mezclando cal viva con agua se obtiene cal apagada o hidróxido de calcio: una pasta ligeramente menos reactiva y menos cáustica. Según la teoría, era esta cal apagada la que los antiguos romanos mezclaban con la puzolana.
Según el análisis del equipo, los clastos de piedra caliza en sus muestras no son consistentes con este método. Más bien, el concreto romano probablemente se hizo mezclando cal viva directamente con puzolana y agua a temperaturas extremadamente altas, ya sea sola o además de la cal apagada, un proceso que el equipo llama "mezcla en caliente", que da como resultado los clastos de cal.
“Los beneficios de la mezcla en caliente son dobles”, dijo Masic.
“En primer lugar, cuando todo el concreto se calienta a altas temperaturas, permite la creación de productos químicos que no son posibles si solo se usara cal apagada, lo que produce compuestos asociados a altas temperaturas que de otro modo no se formarían. En segundo lugar, este aumento de la temperatura reduce significativamente los tiempos de curado, lo que permite tiempos de construcción mucho más rápidos”.
Y tiene otra ventaja: los clastos de cal le dan al concreto notables habilidades de autocuración.
Cuando se forman fisuras en el hormigón, se desplazan preferentemente hacia los clastos de cal, que tienen una superficie mayor que otras partículas de la matriz. A medida que el agua ingresa a la grieta, reacciona con la cal para formar una solución rica en calcio que se seca y se endurece en forma de carbonato de calcio, uniendo la grieta y evitando que se extienda más.
Esto se ha observado en el hormigón de otro sitio de 2000 años de antigüedad, la Tumba de Caecilia Metella, donde las grietas del hormigón se han rellenado con calcita. También puede explicar por qué el hormigón romano de las presas construidas hace 2.000 años ha sobrevivido intacto durante milenios a pesar del constante batir del océano.
Luego, el equipo probó sus hallazgos haciendo cemento puzolánico a partir de recetas antiguas y modernas usando cal viva. También realizaron un control de hormigón sin cal viva y realizaron pruebas de fisuración. Efectivamente, el concreto de cal viva agrietado se reparó por completo en dos semanas, pero el concreto de control permaneció agrietado.
El equipo ahora está trabajando en la comercialización del hormigón como una alternativa más respetuosa con el medio ambiente a los hormigones actuales. Los romanos todavía nos enseñan cómo construir.
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