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Descubren que el hormigón romano dura milenios por contener cal viva

Agencias
@DiarioSigloXXI
domingo, 8 de enero de 2023, 10:13 h (CET)

MADRID, 08 (SERVIMEDIA)


Los antiguos romanos eran maestros de la ingeniería y construyeron vastas redes de carreteras, acueductos, puertos y edificios cuyos restos han sobrevivido durante dos milenios. Muchas de estas estructuras se construyeron con hormigón y el secreto de que este sea duradero está en la cal viva.


Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts -MIT, por sus siglas en inglés- y la Universidad de Harvard (Estados Unidos), y laboratorios de Italia y Suiza ha descubierto antiguas estrategias de fabricación de hormigón en la antigua Roma y lo explican en un estudio publicado en la revista ‘Science Advances’.


El famoso Panteón de Roma, que tiene la cúpula de hormigón no reforzado más grande del mundo y se inauguró en el año 128, todavía está intacto y algunos acueductos romanos antiguos todavía llevan agua a la capital italiana actualmente. Mientras tanto, muchas estructuras modernas de hormigón se han derrumbado después de algunas décadas.


Los investigadores llevan décadas tratando de descubrir el secreto de algún material duradero de construcción en la antigua Roma, particularmente en estructuras que soportan condiciones especialmente duras, como muelles, alcantarillas y diques, o las construidas en lugares sísmicamente activos.


Durante muchos años, supusieron que la clave de la durabilidad del hormigón antiguo se basaba en el material puzolánico, una ceniza volcánica del área de Pozzuoli, en la bahía de Nápoles. Este tipo de ceniza incluso se envió por todo el vasto imperio romano para ser utilizado en la construcción y los arquitectos e historiadores de la época lo describieron como un ingrediente clave para el hormigón.


No obstante, estas muestras antiguas también contienen pequeñas y distintivas características de minerales blancos brillantes a escala milimétrica, que se han reconocido durante mucho tiempo como un componente omnipresente de los hormigones romanos.


Estos trozos blancos, a menudo denominados clastos de cal, se originan a partir de la cal, otro componente clave de la antigua mezcla de hormigón. “Desde que comencé a trabajar con concreto romano antiguo, siempre me han fascinado estas características”, indica Admir Masic, profesor de ingeniería civil y ambiental del MIT, quien añade: "Estas no se encuentran en las formulaciones modernas de hormigón. Entonces, ¿por qué están presentes en estos materiales antiguos?".


DOBLE BENEFICIO


Anteriormente se habían considerado como mezclas descuidadas o materias primas de mala calidad, pero el nuevo estudio sugiere que estos diminutos clastos de cal dieron al hormigón una capacidad de autorreparación no reconocida previamente.


“Siempre me molestó la idea de que la presencia de estos clastos de cal se atribuía simplemente a un bajo control de calidad”, indica Masic, antes de agregar: “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 producto final bien mezclado?”.


Tras una mayor caracterización de estos clastos de cal, utilizando imágenes multiescala de alta resolución y técnicas de mapeo químico iniciadas en el laboratorio de investigación de Masic, los investigadores obtuvieron nuevos conocimientos sobre la funcionalidad potencial de estas muestras.


Históricamente, se suponía 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. Pero este proceso por sí solo no podría explicar la presencia de los clastos de cal. "¿Era posible que los romanos hubieran usado cal directamente en su forma más reactiva, conocida como cal viva?", se preguntó Masic.


Al estudiar muestras de hormigón romano, Masic y sus colegas determinaron que las inclusiones blancas estaban hechas de varias formas de carbonato de calcio. Y 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 la cal apagada en la mezcla. La mezcla en caliente fue en realidad la clave de la naturaleza súper duradera del hormigón.


“Los beneficios de la mezcla en caliente son dobles. Primero, cuando el hormigón en general se calienta a altas temperaturas, permite procesos químicos que no son posibles si solo se usa 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 reparación y fraguado, ya que todas las reacciones se aceleran, lo que permite una construcción mucho más rápida”, explica Masic.


MENOS IMPACTO AMBIENTAL


Para demostrar que esto era 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 rompieron deliberadamente y luego hicieron correr agua a través de las grietas.


En dos semanas, las grietas se habían reparado por completo y el agua ya no podía fluir. Un trozo idéntico de hormigón hecho sin cal viva nunca sanó y el agua siguió fluyendo a través de la muestra.


A través de la vida útil funcional extendida y el desarrollo de formas de hormigón más livianas, los autores del estudio esperan que estos esfuerzos ayuden a reducir el impacto ambiental de la producción de cemento, que actualmente representa alrededor de un8% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero.


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