U  n nuevo estudio publicado en ‘Science Advances’ descubrió que una antigua e inesperada estrategia de fabricación puede ser la clave de que el hormigón romano haya durado milenios.

Los antiguos romanos eran maestros de la ingeniería y construyeron vastas redes de carreteras, acueductos, puertos y enormes edificios, cuyos restos consiguieron sobrevivir hasta nuestros días. Muchas de estas estructuras se construyeron con hormigón y siguen intactas frente a las modernas de hormigón que se derrumbaron al cabo de unos decenios.

Los investigadores llevan décadas intentando descubrir el secreto de este antiguo material de construcción ultrarresistente, sobre todo en estructuras que soportaban condiciones especialmente duras, como muelles, alcantarillas y malecones, o las construidas en lugares sísmicamente activos. Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, y laboratorios de Italia y Suiza descubrieron antiguas estrategias de fabricación de hormigón que incorporaban funcionalidades de autocuración.

 Durante años, los investigadores supusieron que la clave de la durabilidad del hormigón antiguo se basaba en un ingrediente: material puzolánico como la ceniza volcánica de la zona de Pozzuoli, en la bahía de Nápoles. Este tipo de ceniza se transportaba por todo el imperio romano para su uso en la construcción, y se describía como ingrediente clave del hormigón en los relatos de arquitectos e historiadores de la época.

Estas muestras también contienen pequeños y distintivos rasgos minerales de color blanco brillante a escala milimétrica, que se reconocen como un componente omnipresente de los hormigones romanos. Estos trozos blancos, denominados ‘clastos de cal’, proceden de la cal, otro componente clave de la antigua mezcla de hormigón.

“Desde que empecé a trabajar con el hormigón romano, siempre me han fascinado estas características –afirmó el profesor de ingeniería civil y medioambiental del MIT Admir Masic, autor del estudio junto a la antigua estudiante de doctorado Linda Seymour y otros cuatro investigadores–. No se encuentran en las formulaciones de hormigón modernas”.

La cal en su forma más reactiva

El nuevo estudio, que hasta ahora se consideraba un mero indicio de prácticas de mezclado descuidadas o de materias primas de mala calidad, sugiere que estos diminutos clastos de cal conferían al hormigón una capacidad de autocuración no reconocida hasta ahora. 

Tras una caracterización más detallada de estos ‘clastos de cal’, utilizando imágenes multiescala de alta resolución y técnicas de mapeo químico, los investigadores obtuvieron nuevos conocimientos sobre la funcionalidad potencial de los clastos.

Históricamente, se supuso 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 podía explicar la presencia de los clastos. Masic se preguntó si los romanos utilizaban la cal en su forma más reactiva, la cal viva.

Él y su equipo determinaron que las inclusiones blancas estaban hechas de formas de carbonato cálcico. Y el examen espectroscópico proporcionó indicios de que se formaron a temperaturas extremas, como cabría esperar de la reacción producida por el uso de cal viva en lugar de, o además de, la cal apagada en la mezcla. La mezcla en caliente, concluyó el equipo, fue la clave de la naturaleza superdurable. En cuanto empiezan a formarse grietas en el hormigón, éstas se desplazan a través de los clastos de alta superficie.

 Este material puede reaccionar con el agua, creando una solución saturada de calcio, que puede recristalizar como carbonato cálcico y rellenar la grieta, o reaccionar con materiales puzolánicos para reforzar aún más el material compuesto.

Estas reacciones espontáneas curan las grietas. El examen de otras muestras de hormigón romano con grietas rellenas de calcita corroboró esta hipótesis.