Descubren el “ingrediente secreto” que permitió a los edificios de la Antigua Roma sobrevivir durante milenios

Los antiguos romanos eran maestros de la ingeniería y construyeron vastas redes de carreteras, puertos, acueductos y enormes edificios, cuyos restos han sobrevivido dos milenios.
Muchas de estas estructuras se construyeron con hormigón: el famoso Panteón de Roma, que tiene así la cúpula de hormigón no armado más grande del mundo y fue consagrado en el año 128 d.C., sigue en la actualidad intacto, y algunos acueductos romanos siguen suministrando agua a Roma hoy en día.
Los investigadores llevan décadas tratando de descubrir entonces el secreto de este antiguo material de construcción ultrarresistente, sobre todo en estructuras que soportaban condiciones especialmente duras, como muelles, alcantarillas y malecones, o las construidas en lugares sísmicamente activos.
Ahora, un equipo de investigadores del MIT, la Universidad de Harvard y laboratorios de Italia y Suiza ha avanzado en este campo, descubriendo antiguas estrategias de fabricación de hormigón que resultan que incorporaban varias funcionalidades clave de autorreparación.
Los hallazgos se han publicado en la revista Science Advances, en un artículo del profesor de ingeniería civil y medioambiental del MIT Admir Masic, la antigua estudiante de doctorado Linda Seymour y otros cuatro investigadores.
Durante muchos años, los expertos han supuesto que la clave de la durabilidad del hormigón antiguo se basaba en un ingrediente: material puzolánico como la ceniza volcánica de la zona de Pozzuoli, en la bahía de Nápoles.
Este tipo específico de ceniza se transportaba incluso por todo el vasto imperio romano para su uso en la construcción, y se describía como ingrediente clave del hormigón en los relatos de arquitectos e incluso historiadores de la época.
Si se examinan más detenidamente, estas antiguas muestras también contienen pequeños y distintivos rasgos minerales de color blanco brillante a escala milimétrica, que desde hace tiempo se reconocen así como un componente omnipresente de los hormigones romanos y estos trozos blancos, a menudo son denominados «clastos de cal», proceden de la cal, otro componente clave de la antigua mezcla de este hormigón.
El nuevo estudio, sugiere que estos diminutos clastos de cal conferían al hormigón una capacidad de una autorreparación hasta ahora desconocida y si los romanos se esforzaron tanto en fabricar un material de construcción excepcional, siguiendo todas las recetas detalladas que se habían optimizado a lo largo de muchos siglos, ¿por qué iban a esforzarse tan poco en garantizar la producción de un producto final bien mezclado? Tiene que haber algo más en esta historia.
Tras una caracterización más detallada de estos clastos de cal, utilizando técnicas de imagen multiescala de alta resolución y de mapeo químico desarrolladas por primera vez en el laboratorio de investigación de Masic, los investigadores obtuvieron nuevos conocimientos sobre la funcionalidad potencial de estos clastos de cal.
Históricamente, se había supuesto que cuando la cal se incorporaba al hormigón romano, primero se combinaba con agua para formar un material pastoso altamente reactivo, en un proceso conocido como apagado o ahogado.
Pero este proceso por sí solo no podía explicar la presencia de los clastos de cal, o sea, entonces Masic se preguntó: ¿Era posible que los romanos hubieran utilizado directamente la cal en su forma más reactiva, conocida como cal viva?.
Estudiando muestras de este hormigón antiguo, él y su equipo determinaron que las inclusiones blancas estaban hechas, efectivamente, de diversas formas de carbonato cálcico.
Además, el examen espectroscópico proporcionó indicios de que se habían formado a temperaturas muy extremas, como cabría esperar de la reacción exotérmica producida por el uso de cal viva en lugar de, o además de, la cal apagada en la mezcla y la mezcla en caliente, ha concluido ahora el equipo, fue pues la clave de la naturaleza superdurable.
La mezcla en caliente tiene dos ventajas, explica Masic: En primer lugar, cuando el hormigón se calienta a altas temperaturas, se producen compuestos químicos que no serían posibles si sólo se utilizara cal apagada, produciendo compuestos asociados a altas temperaturas que de otro modo no se formarían. En segundo lugar, este aumento de temperatura reduce significativamente los tiempos de curado y fraguado, ya que todas las reacciones se aceleran, permitiendo una construcción mucho más rápida.
Durante el proceso de mezclado en caliente, los clastos de cal desarrollan una arquitectura claramente nanoparticulada característicamente quebradiza, creando una fuente de calcio fácilmente fracturable y reactiva que, según propuso el equipo, podría proporcionar una funcionalidad de autorreparación crítica.
En cuanto empiezan a formarse pequeñas grietas en el hormigón, éstas se desplazan preferentemente a través de los clastos de cal de alta superficie.
Este material puede entonces reaccionar con el agua, creando una solución saturada de calcio, que puede recristalizar como carbonato cálcico y rellenar rápidamente la grieta, o reaccionar con materiales entonces puzolánicos para reforzar aún más el material compuesto.
Estas reacciones se producen espontáneamente y, por tanto, reparan automáticamente las grietas antes de que se extiendan y el examen de otras muestras de hormigón romano que presentaban pues grietas rellenas de calcita corroboró esta hipótesis.
Para demostrar que éste era efectivamente el mecanismo responsable de la durabilidad del hormigón romano, el equipo produjo muestras de hormigón mezclado en caliente que incorporaban formulaciones antiguas y modernas, las agrietó deliberadamente y luego hizo correr agua por las grietas.
Por tanto, al cabo de dos semanas, las grietas se habían reparado por completo y el agua ya no podía fluir; mientras que un trozo idéntico de hormigón fabricado sin cal viva nunca cicatrizó y el agua siguió fluyendo a través de la muestra.
Fuente: https://www.lanacion.com.ar/sociedad/descubren-el-ingrediente-secreto-que-permitio-a-los-edificios-de-la-antigua-roma-sobrevivir-durante-nid07012023/