Los antiguos romanos eran maestros constructores e ingenieros, quiz\u00e1s los m\u00e1s famosos representados por los acueductos que a\u00fan funcionan. Y esas maravillas arquitect\u00f3nicas se basan en un material de construcci\u00f3n \u00fanico: el hormig\u00f3n puzol\u00e1nico, un material espectacularmente duradero que le dio a las estructuras romanas su incre\u00edble resistencia. Incluso hoy en d\u00eda, una de sus estructuras, el Pante\u00f3n, a\u00fan intacto y con casi 2000 a\u00f1os de antig\u00fcedad, ostenta el r\u00e9cord de la c\u00fapula de hormig\u00f3n no reforzado m\u00e1s grande del mundo.<\/p>\n\n\n\n
Las propiedades de este hormig\u00f3n se han atribuido generalmente a sus ingredientes: puzolana, una mezcla de ceniza volc\u00e1nica -llamada as\u00ed por la ciudad italiana de Pozzuoli, donde se encuentra un importante dep\u00f3sito- y cal. Cuando se mezclan con agua, los dos materiales pueden reaccionar para producir concreto fuerte.<\/p>\n\n\n\n
Pero eso, como se ve, no es toda la historia. Un equipo internacional de investigadores dirigido por el Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts (MIT) descubri\u00f3 que los materiales no solo son ligeramente diferentes de lo que podr\u00edamos haber pensado, sino que las t\u00e9cnicas utilizadas para mezclarlos tambi\u00e9n eran diferentes.<\/p>\n\n\n\n
Las pistolas humeantes eran peque\u00f1os trozos blancos de cal que se pueden encontrar en lo que parece ser hormig\u00f3n bien mezclado. La presencia de estos fragmentos se hab\u00eda atribuido anteriormente a una mezcla o materiales deficientes, pero eso no ten\u00eda sentido para el cient\u00edfico de materiales Admir Masic del MIT.<\/p>\n\n\n\n
“La idea de que la presencia de estos clastos de cal se atribuy\u00f3 simplemente al bajo control de calidad siempre me molest\u00f3”, dijo Masic en un comunicado de enero de 2023.<\/p>\n\n\n\n
“Si los romanos pusieron tanto esfuerzo en hacer un material de construcci\u00f3n sobresaliente, siguiendo todas las recetas detalladas que hab\u00edan sido optimizadas a lo largo de muchos siglos, \u00bfpor qu\u00e9 pusieron tan poco esfuerzo en asegurar la producci\u00f3n de un producto final bien mezclado? Tiene que haber m\u00e1s de \u00e9sta historia.”<\/p>\n\n\n\n
Masic y el equipo, dirigido por la ingeniera civil del MIT Linda Seymour, estudiaron cuidadosamente muestras de hormig\u00f3n romano de 2000 a\u00f1os de antig\u00fcedad del sitio arqueol\u00f3gico de Privernum en Italia. Estas muestras se sometieron a microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido de \u00e1rea grande y espectroscop\u00eda de rayos X de dispersi\u00f3n de energ\u00eda, difracci\u00f3n de rayos X de polvo e im\u00e1genes Raman confocales para obtener una mejor comprensi\u00f3n de los clastos de cal.<\/p>\n\n\n\n
Una de las cuestiones en mente era la naturaleza de la cal utilizada. La comprensi\u00f3n est\u00e1ndar del hormig\u00f3n puzol\u00e1nico es que utiliza cal apagada. Primero, la piedra caliza se calienta a altas temperaturas para producir un polvo c\u00e1ustico altamente reactivo llamado cal viva u \u00f3xido de calcio.<\/p>\n\n\n\n
La mezcla de cal viva con agua produce cal apagada o hidr\u00f3xido de calcio: una pasta ligeramente menos reactiva y menos c\u00e1ustica. Seg\u00fan la teor\u00eda, fue esta cal apagada la que los antiguos romanos mezclaron con la puzolana.<\/p>\n\n\n\n
Seg\u00fan el an\u00e1lisis del equipo, los clastos de cal en sus muestras no son consistentes con este m\u00e9todo. M\u00e1s bien, el concreto romano probablemente se hizo mezclando la cal viva directamente con la puzolana y agua a temperaturas extremadamente altas, solo o adem\u00e1s de la cal apagada, un proceso que el equipo llama “mezcla en caliente” que da como resultado los clastos de cal.<\/p>\n\n\n\n
“Los beneficios de la mezcla en caliente son dobles”, dijo Masic.<\/p>\n\n\n\n
“Primero, cuando el concreto en general se calienta a altas temperaturas, permite procesos qu\u00edmicos que no son posibles si solo se usa cal apagada, lo que produce compuestos asociados a altas temperaturas que de otro modo no se formar\u00edan. Segundo, este aumento de temperatura reduce significativamente el curado y el fraguado veces ya que todas las reacciones se aceleran, lo que permite una construcci\u00f3n mucho m\u00e1s r\u00e1pida”.<\/p>\n\n\n\n
Y tiene otro beneficio: los clastos de cal le dan al concreto notables habilidades de autocuraci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Cuando se forman grietas en el hormig\u00f3n, viajan preferentemente a los clastos de cal, que tienen un \u00e1rea superficial m\u00e1s alta que otras part\u00edculas en la matriz. Cuando el agua entra en la grieta, reacciona con la cal para formar una soluci\u00f3n rica en calcio que se seca y se endurece como carbonato de calcio, pegando la grieta y evitando que se extienda m\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n
Esto se ha observado en el hormig\u00f3n de otro sitio de 2000 a\u00f1os de antig\u00fcedad, la Tumba de Cecilia Metela, donde las grietas del hormig\u00f3n se han rellenado con calcita. Tambi\u00e9n podr\u00eda explicar por qu\u00e9 el hormig\u00f3n romano de los diques construidos hace 2.000 a\u00f1os ha sobrevivido intacto durante milenios a pesar del constante embate del oc\u00e9ano.<\/p>\n\n\n\n
Entonces, el equipo prob\u00f3 sus hallazgos haciendo concreto puzol\u00e1nico a partir de recetas antiguas y modernas usando cal viva. Tambi\u00e9n realizaron un control de hormig\u00f3n sin cal viva y realizaron pruebas de fisuraci\u00f3n. Efectivamente, el concreto de cal viva agrietado se cur\u00f3 por completo en dos semanas, pero el concreto de control permaneci\u00f3 agrietado. El equipo ahora est\u00e1 trabajando en la comercializaci\u00f3n de su hormig\u00f3n como una alternativa m\u00e1s respetuosa con el medio ambiente a los hormigones actuales.<\/p>\n\n\n\n
“Es emocionante pensar en c\u00f3mo estas formulaciones de concreto m\u00e1s duraderas podr\u00edan expandir no solo la vida \u00fatil de estos materiales, sino tambi\u00e9n c\u00f3mo podr\u00edan mejorar la durabilidad de las formulaciones de concreto impresas en 3D”, dijo Masic.<\/p>\n\n\n\n
La investigaci\u00f3n ha sido publicada en Science Advances<\/a>.<\/p>\n\n\n\n Nota de la fuente: una versi\u00f3n de este art\u00edculo se public\u00f3 por primera vez en enero de 2023.<\/p>\n\n\n\n