Descobert el secret de la durabilitat del formigó romà

Aqüeducte romà del Pont del Diable, que des del segle I va proveir Tarraco amb aigua del riu Francolí i que Tarragona va continuar utilitzant fins al segle XVIII. / EFE/Jaume Sellart

Un nou estudi que publica Science Advances signat per investigadors de l'Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT), la Universitat d'Harvard i laboratoris d'Itàlia i Suïssa ha descobert antigues estratègies de fabricació de formigó que incorporaven diverses funcionalitats clau.

La durabilitat del formigó s'havia associat a la cendra volcànica puzolánica a la qual es referien els romans en els seus textos

Durant anys, s'havia cregut que la clau de la durabilitat d'aqueix formigó es basava en un ingredient, el material puzolánico, una cendra volcànica de la zona de Pozzuoli, en la badia de Nàpols (Itàlia), a la qual es referien els relats d'arquitectes i historiadors de l'època.

No obstant això, aqueixes mostres antigues també contenen xicotets i distintius trets de minerals blancs brillants a escala mil·limètrica, que des de fa temps es reconeixen com un component omnipresent dels formigons romans.

Una nova interpretació dels clastos de calç

Aquests trossos blancs, sovint denominats clastos de calç, procedeixen de la calç, un altre component clau de l'antiga mescla de formigó. Fins ara s'havien considerat una mera evidència de mescles descurades o matèries primeres de mala qualitat, apunten els autors.

No obstant això, el nou estudi suggereix que aqueixos diminuts clastos de calç li van donar al formigó una capacitat d'autoreparació fins ara desconeguda.

Un dels signants de la investigació, Admir Masic, del MIT, destaca que si "els romans van posar tanta obstinació a fabricar un material de construcció excepcional, per què anaven a posar tan poca obstinació a garantir la producció d'un producte final ben mesclat?", per això creia que havia d'haver-hi algun motiu.

Els romans van posar tanta obstinació a fabricar un material de construcció excepcional, per què anaven a posar tan poca obstinació a garantir la producció d'un producte final ben mesclat?

Admir Masic

Després d'una caracterització més detallada dels clastos calcaris, utilitzant tècniques d'imatge multiescala d'alta resolució i de mapatge químic, els investigadors van obtindre nous coneixements sobre la funcionalitat potencial d'aquestes restes.

Històricament, s'havia suposat que quan la calç s'incorporava al formigó romà, primer es combinava amb aigua per a formar un material pastós altament reactiu en un procés conegut com apagat [la calç apagada és l'hidròxid càlcic], però aqueix procés, per si sol, no podia explicar la presència dels clastos de calç.

La reactiva calç viva

Per això, l'equip es va preguntar si era possible que els romans hagueren usat calç viva (CaO, òxid de calci), que és una forma més reactiva d'aqueix material.

Estudiant mostres de formigó antic es va determinar que les partícules blanques estaven formades per diverses formes de carbonat càlcic. Un examen espectroscòpic va proporcionar indicis que s'havien format a temperatures extremes, com caldria esperar de la reacció exotèrmica produïda per l'ús de calç viva en lloc de, o a més de, la calç apagada en la mescla.

La mescla en calenta de calç viva, en lloc de, o a més de la calç apagada, és clau en la naturalesa superdurable del formigó romà

La mescla en calenta, segons l'equip, va anar en realitat "la clau de la naturalesa superdurable" del formigó degut a dos factors, explica Masic.

D'una banda, quan el formigó en el seu conjunt es calfa a altes temperatures, permet una química que no seria possible si només s'utilitzara calç apagada. A més, l'augment de temperatura redueix significativament els temps de curat i enduriment, la qual cosa permet una construcció molt més ràpida.

Comprovació amb mescles pròpies

L'equip va decidir provar que aqueix era el mecanisme responsable de la durabilitat del formigó romà, per al que va produir mostres de barrejat en calent que incorporaven formulacions antigues i modernes, les va clivellar i va fer córrer aigua per elles.

Després de dues setmanes, aqueixes obertures s'havien curat per complet i l'aigua ja no podia fluir, no obstant això, un tros idèntic de formigó fabricat sense calç viva mai es va curar i l'aigua va continuar fluint per la mostra.

La troballa podria millorar la impressió 3D del formigó i ampliar la vida útil dels materials

Masic considera que "és emocionant pensar en com aquestes fórmules de formigó més duradores podrien ampliar no sols la vida útil d'aquests materials, sinó també com podria millorar la durabilitat de les fórmules de formigó impreses en 3D".

Amb una vida útil estesa i el desenvolupament de formes de formigó més lleugeres, els autors confien que aquests esforços puguen ajudar a reduir l'impacte ambiental de la producció de ciment, que actualment representa al voltant del 8% de les emissions globals de gasos d'efecte d'hivernacle.

Juntament amb altres formulacions noves, com un possible formigó que puga absorbir diòxid de carboni de l'aire, es podrien introduir millores per a ajudar a reduir l'impacte climàtic global d'aquest material essencial en la construcció.