Un equipo de investigadores ha resuelto el misterio de la durabilidad del cemento utilizado por los romanos, del que es prueba el Panteón de Roma, y el descubrimiento podría ayudar a reducir el impacto medioambiental de la producción de hormigón.
El «carácter superduradero» del cemento utilizado por los romanos se debe al uso en su fabricación de cal viva -que hierve a temperaturas muy altas al contacto con el agua- que produce una capacidad de autorreparación hardware, concluyó el equipo.
Aún quedan vestigios de caminos, acueductos, puertos y edificios construidos por los antiguos romanos, después de dos milenios, y algunas de las estructuras de cemento siguen intactas, como es el caso del famoso Panteón de Agripa, en la capital de Italia, construido en 126 d.C., mientras que los modernos edificios de cemento se derrumbaron en décadas.
enigma descifrado
Después de décadas en las que varios investigadores han intentado descifrar el enigma de «material de construcción antiguo ultrarresistente» un equipo del Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Universidad de Harvard y laboratorios en Italia y Suiza han logrado avances, dijo el MIT en un comunicado de prensa.
En la revista se informa del descubrimiento de antiguos procesos de fabricación de cemento utilizados por los romanos que le otorgaron una importante «capacidad de autorreparación». Los científicos progresanen un artículo del profesor de ingeniería civil y ambiental del MIT Admir Masic, la exestudiante de doctorado Linda Seymour y otros cuatro investigadores.
Durante muchos años, los científicos creyeron que la explicación de la durabilidad del cemento antiguo era el uso en la mezcla de «materiales puzolánicos, como las cenizas volcánicas de la región de Pozzuoli en la Bahía de Nápoles, (…) distribuidas en todo el vasto territorio romano». Empire para su uso en la construcción y descrito en informes de arquitectos e historiadores de la época como un componente clave del cemento».
Pero un examen más detenido de muestras antiguas del material también revela elementos minerales blancos brillantesconocido durante mucho tiempo como un componente siempre presente en el cemento romano y cuyo origen era la cal.
«Estos elementos me han fascinado desde que comencé a trabajar en el cemento de la antigua Roma»dice Admir Masic, citado en el comunicado de prensa, y agrega que se pregunta por el hecho de que no se encuentran en la composición del cemento moderno.
La caracterización de estos fragmentos mediante imágenes de alta resolución y el uso de técnicas pioneras de mapeo químico permitió a los investigadores aprender más sobre su papel potencial.
La explicación detrás de los fragmentos blancos.
Masic y su equipo determinaron que los fragmentos blancos estaban «compuestos de varias formas de carbonato de calcio (material en el que se convierte la cal cuando se mezcla con agua)», con un examen espectroscópico que proporciona «pistas de que se formaron a temperaturas extremas, como cabría esperar de la reacción exotérmica (con liberación de calor) producida por el uso de cal viva».
La conclusión fue que «la mezcla en caliente fue en realidad la clave» para la durabilidad.
“Los beneficios de la mezcla en caliente son dos”, dice Masic, explicando que la alta temperatura permite reacciones químicas particulares y compuestos específicos, además de “reducir significativamente los tiempos de curado y fraguado (…), permitiendo una construcción mucho más rápida”. .
Durante el proceso de mezcla en caliente, los fragmentos de piedra caliza desarrollan características que los investigadores creen que pueden ayudar al material a repararse por sí mismo al rellenar las grietas a medida que comienzan a formarse en el cemento. Las «reacciones ocurren espontáneamente y por lo tanto corregir automáticamente las vulnerabilidades antes de que se propaguen«.
la prueba definitiva
Para probar su hipótesis, el equipo produjo muestras de cemento con una composición antigua y moderna, las agrietó y dejó correr agua a través de los huecos. Dos semanas después, las grietas en la muestra de cemento romano «estaban completamente reparadas, impidiendo que saliera agua» y las de la muestra hechas sin cal viva nunca cerraron, el agua siguió corriendo.
En vista de los buenos resultados de las pruebas, el El equipo «está trabajando para comercializar este material cementoso modificado».
«Es emocionante pensar en cómo estas formulaciones de cemento más duraderas no solo pueden aumentar la vida útil de estos materiales, sino también mejorar la durabilidad de las composiciones de cemento impresas en 3D», dice Masic.
Impacto medioambiental
El investigador del MIT espera que la prolongación de la vida útil y el desarrollo de tipos de cemento más ligeros puedan “contribuir a reducir el impacto ambiental de la producción” de este materialactualmente responsable de «alrededor del 8% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero», según el comunicado.
El laboratorio que dirige Masic también trabaja en otras fórmulas para obtener un cemento capaz de “absorber el dióxido de carbono del aire”, una mejora que, junto a las anteriores, “puede contribuir a reducir el impacto climático global del cemento”.
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