La ingeniería civil romana tiene lecciones para el mundo moderno

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Tlos romanos eran maestros constructores. Muchas de sus obras, desde el Panteón (en la foto de arriba) y el Coliseo en Roma, hasta el Pont du Gard en el sur de la Galia y el igualmente impresionante acueducto de Segovia, en España, han resistido el paso del tiempo. El daño que se ha hecho a tales construcciones es más a menudo el resultado del robo de piedras que de fallas estructurales.

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El trabajo romano de otro tipo también ha sobrevivido a los siglos. “De Architectura” es una serie de diez libros de Marcus Vitruvius Pollio, un ingeniero y arquitecto del primer siglo. antes de Cristo, de quien muchos eruditos creen que trabajó con Julio César en algunas de sus campañas militares. Estos volúmenes incluyen varios consejos destinados a garantizar que los edificios “no se arruinen con el paso del tiempo”.

Una de las razones del éxito de los ingenieros romanos fue concreta. (El techo del Panteón es la cúpula de hormigón sin soporte más grande del mundo). Se sabe que el hormigón romano desafía los siglos sin perder gran parte de su firmeza. De hecho, incluso puede fortalecerse con la edad. Cómo sucede esto recién ahora está saliendo a la luz.

Parte de la explicación se encuentra en las rocas volcánicas de zonas como las colinas de Alban, al sureste de Roma, y ​​Pozzuoli, cerca de Nápoles. Estos proporcionaron ingredientes cruciales. Como describe el propio Vitruvio, el cemento que utilizaban los romanos para unir los áridos del hormigón era una mezcla de cal y ceniza volcánica. (Los agregados en sí eran generalmente arena o roca volcánica triturada, que, en el caso del Panteón, incluía piedra pómez para hacer la estructura más liviana).

Varios estudios recientes han demostrado que la ceniza no solo contribuyó a la resistencia y durabilidad del concreto, sino que también mejoró la cohesión entre las partículas de agregado después de que la mezcla se había curado. Esto sucedió cuando el agua se filtró, disolviendo algunos de los minerales volcánicos y creando hidratos de aluminosilicato de calcio (DINERO), el principal material aglutinante del hormigón. Eso también ralentizó la propagación de grietas microscópicas. Además, algunas paredes de grietas mostraban DINERO relleno, una indicación de que el concreto romano poseía cierto poder de autocuración.

En uno de estos estudios, publicado en 2021, un equipo dirigido por Marie Jackson de la Universidad de Utah y Admir Masic del Instituto Tecnológico de Massachusetts describió la estructura del mortero (una forma fina de hormigón) de una pared de ladrillos en la tumba. de Caecilia Metella, que se encuentra al lado del tramo de la Vía Apia entre Roma y las colinas de Alban. En parte debido a su sólida mampostería (tan sólida que se reutilizó como el torreón de un castillo durante la Edad Media), este edificio es uno de los monumentos mejor conservados que decoran esa antigua calzada romana.

Los investigadores estudiaron cómo la leucita, un mineral volcánico rico en potasio, se disolvía en el agua y reconfiguraba los enlaces químicos entre el cemento y los agregados, fortaleciendo las interfaces entre ellos y haciendo que toda la estructura fuera más resistente.

Sin embargo, este toque volcánico es solo una parte de la historia. La cal, el otro ingrediente del cemento romano, también desempeñó un papel en el refuerzo del hormigón después del curado. Esa, al menos, es la conclusión de otro artículo del Dr. Masic y un grupo de colegas, que se acaba de publicar en Avances de la ciencia.

Esta vez, los investigadores tomaron muestras de la muralla de una ciudad en Privernum, un sitio arqueológico también al sureste de Roma. Estos datan del siglo II. antes de Cristo. Descubrieron que, en este caso, era principalmente la cal la que había provocado el sellado de grietas y fisuras, curando así daños que, de no haber sido cortados de raíz, podrían haber llegado a ser graves.

La cal involucrada aquí no era el polvo blanco puro descrito por Vitruvio. Más bien, eran grumos de aproximadamente un milímetro de ancho que no se habían disuelto cuando se estaba preparando el concreto. Estos grumos se encuentran a menudo en el hormigón romano. Su función parece haber sido la de un reservorio de carbonato de calcio para los procesos de autocuración, permitiendo que ese material se disolviera filtrando agua admitida por pequeñas grietas y luego reprecipitada en esas grietas para sellarlas.

Además, la distribución y la forma de los terrones sugieren que la cal se agregó a la mezcla como cal viva, en lugar de, como es común hoy en día, cal apagada (hidratada). Esto significaría que el concreto romano se hizo, al menos en parte, mediante mezcla en caliente, ya que apagar la cal viva con agua libera suficiente calor para elevar la temperatura de una mezcla de concreto por encima de los 80°C. Hoy en día, el hormigón se mezcla principalmente en frío, ya que la mezcla en caliente tiene la desventaja de que el hormigón puede expandirse. Por otro lado, la práctica permite un curado más rápido. Posiblemente por eso lo preferían los ingenieros romanos.

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Este enfoque puede contener lecciones para los constructores de hoy. El “hormigón romano”, dice Didier Snoeck, ingeniero de diseño estructural de la Universidad Libre de Bruselas, en Bélgica, “muestra que el cemento moderno, cuya producción emite enormes cantidades de CO2, no es indispensable para un hormigón fuerte y duradero.” “No podemos”, dice, “reemplazar todo el cemento Portland con material volcánico, debido a los volúmenes de concreto necesarios para construir infraestructura, pero podemos hacerlo parcialmente. Y también podemos usar cenizas volantes, escorias de alto horno y arcillas calcinadas de piedra caliza en su lugar”.

Estudiar el concreto romano también podría ayudar a los ingenieros modernos a desarrollar recetas para obtener un concreto autocurativo más duradero. Aumentar la vida útil del concreto significaría que se necesitarían menos reparaciones y renovaciones, lo que ayudaría a que los edificios duren más. ¿Quién sabe? Algunos de ellos podrían incluso sobrevivir al Panteón y al Coliseo.

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