Revelan el gran secreto del hormigón romano: por qué es mucho más fuerte y resistente que el actual
Los romanos fueron unos genios de la ingeniería. Gracias a sus enormes dotes arquitectónicas, crearon vastas redes de carreteras, acueductos, anfiteatros, puertos y puentes con tal pericia que muchas de estas construcciones han sobrevivido hasta nuestros días. El Coliseo, por ejemplo, el principal monumento de la Antigua Roma, comenzó a construirse en el año 70 d.C., finalizando la obra 10 años después, y ahí sigue, convertido en un emblema de esta civilización.
En España también tenemos algunos buenos ejemplos: el teatro romano de Mérida, el "príncipe entre los monumentos emeritenses", fue inaugurado en los años 16-15 a.C y aún hoy sirve de escenario de obras de teatros y conciertos. Por su parte, el acueducto de Segovia, que data del siglo II d.C., se ha mantenido prácticamente intacto desde entonces. En contraste, muchas estructuras de ingeniería moderna han acabado desmoronándose después de algunas décadas.
La ciencia lleva tiempo intentando explicar cómo los romanos consiguieron crear semejantes estructuras hace miles de años de forma imperecedera. Estas construcciones, en algunos casos, aguantaban toneladas de peso —véase algunos diques o muelles—; en otros, fueron construidas en lugares sísmicamente activos y han soportado el inclemente paso del tiempo y la actividad sísmica que emerge de las profundidades de la Tierra.
El puente de Fabricio es el más antiguo de Roma y el que mejor se conserva de la época del Imperio Romano.
Ahora, un grupo internacional de investigadores del MIT, la Universidad de Harvard, y distintos laboratorios de Italia y Suiza, acaban de alumbrar el misterio de la resistencia del hormigón romano. Según el estudio que se publica este viernes en la revista Science Advances, los romanos utilizaron estrategias de fabricación con las que consiguieron hacer una masa ultrarresistente, que dotó a sus construcciones de un vigor y una resistencia realmente admirables gracias a un proceso de "autocuración".
Pero vayamos por partes. Lo cierto es que, desde hace muchos años, los investigadores sospechaban que la clave de la resistencia y duración del hormigón romano se encontraba en un ingrediente: el uso de materiales puzolánicos —que contienen sílice— como la ceniza volcánica que existe en la región de Pozzuoli, en el norte de Nápoles. Esta ceniza llegó a ser enviada por todo el Imperio Romano para ser utilizada en la construcción. De hecho, muchos arquitectos e historiadores la describieron como un ingrediente clave para el hormigón.
Pero esto no es nuevo. Un análisis mucho más detallado ha constatado que el secreto del hormigón romano no sólo se encuentra en los materiales puzolánicos que incluía. El hormigón romano también contiene unas sustancias minerales blancas, brillantes y pequeñas, de apenas unos milímetros, que se denominan clastos de cal.
"Desde que comencé a investigar el hormigón romano antiguo, siempre me han fascinado sus características", dice Admir Masic (izquierda), profesor de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT y uno de los autores del estudio. "En las formulaciones modernas del hormigón no encontramos estas características. Entonces, ¿por qué están presentes en estos materiales antiguos?", añade.
Cemento con "capacidad de autocuración"
El lector puede pensar que los romanos llegaron a esta fórmula tras realizar mezclas descuidadas. Sin embargo, la ciencia descarta este extremo. Este nuevo trabajo de investigación sostiene que los clastos de cal que incluían los romanos en el hormigón le otorgaron una gran "capacidad de autocuración" que no se conocía hasta la fecha. Además, lejos de ser una magnífica casualidad del destino, su hormigón fue el resultado de un proceso de optimización que duró siglos. "Si los romanos pusieron tanto esfuerzo en hacer un material de construcción sobresaliente, siguiendo todas las recetas detalladas que habían sido optimizadas a lo largo de muchos siglos, ¿por qué pusieron tan poco esfuerzo en asegurar la producción de un hormigón bien mezclado?", se pregunta Masic.
Lo cierto es que el asunto es aún más complejo. El profesor del MIT y el resto de investigadores que participaron en este trabajo científico se propusieron utilizar imágenes multiescala de alta resolución y técnicas de mapeo químico para analizar más en profundidad este cemento milenario. Gracias a ellas se obtuvieron nuevos hallazgos relacionados con la funcionalidad potencial de los clastos de cal utilizados por los romanos.
Los muros de hormigón de los Mercados de Trajano en Roma han superado el test del paso del tiempo y de los elementos atmosféricos durante casi 2000 años. Incluso sobrevivieron a un terremoto en 1349. (Foto cortesía de Marie Jackson).
Tradicionalmente se había pensado que la cal que se incorporaba al hormigón romano había sido mezclada con agua previamente para formar un material pastoso altamente reactivo. Sin embargo, este proceso por sí solo no podía explicar la presencia de clastos de cal. Así, al estudiar nuevas muestras de hormigón antiguo llegaron a la conclusión de que las inclusiones blancas estaban hechas de distintas formas de carbonato de sílice.
"El examen espectroscópico proporcionó pistas de que estos se habían formado a temperaturas extremas, como era de esperar de la reacción exotérmica producida por el uso de cal viva en lugar de o, además de, la cal apagada en la mezcla".
Es decir, la mezcla de los distintos ingredientes del hormigón romano en caliente fue clave para crear una masa superduradera y ultrarresistente. "Los beneficios de la mezcla en caliente son dobles", explica Masic. "Primero, la mezcla a altas temperaturas permite procesos químicos que no son posibles si solo se usa cal apagada, produciéndose compuestos asociados a estas altas temperaturas que de otro modo no se formarían. Por otro lado, este aumento de la temperatura reduce significativamente los tiempos de curado y fraguado, ya que todas las reacciones se aceleran, lo que permite una construcción mucho más rápida", subraya el experto.
Pero la cosa no queda solo aquí. El gran hallazgo del estudio que hoy se publica en Science Advance apunta a que este material era capaz de regenerarse o "autocurarse". "Durante el proceso de mezcla en caliente, los clastos de cal desarrollan una arquitectura de nanopartículas característicamente frágil que crea una fuente de calcio fácilmente fracturable y reactiva". Los investigadores descubrieron que esta fuente de calcio otorgaba al hormigón la capacidad de regenerarse cuando se fracturaba. "Este material puede reaccionar con agua, creando una solución saturada de calcio que puede recristalizarse como carbonato de calcio y llenar rápidamente la grieta, o reaccionar con materiales puzolánicos para fortalecer aún más el material compuesto".
Según apuntan los científicos, estas reacciones se producían espontáneamente, curando automáticamente las grietas antes de que se propagaran por toda la construcción. De hecho, para demostrar que estaban en lo cierto, los investigadores crearon el cemento tal y como lo hacían los romanos, en caliente, lo rompieron e hicieron correr a través de las grietas el agua. Así pudieron comprobar que, "en dos semanas", el hormigón se regeneraba y el agua dejaba de fluir por el interior. Por supuesto, tras el hallazgo, el equipo encabezado por Masic ya ha anunciado que se encuentra trabajando para comercializar este hormigón modificado para que pueda ser utilizado en las construcciones y obras actuales.
Fuente: elespanol.com | 6 de enero de 2023
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