Un estudio revela el secreto de la resistencia del hormigón romano

Han pasado más de dos mil años y muchos de los acueductos, termas, anfiteatros, circos, templos y todo tipo de edificios públicos que fueron construidos por los antiguos romanos siguen aún en pie a lo largo y ancho del antiguo territorio del Imperio. La resistencia de estas antiguas construcciones no ha dejado de sorprender a los investigadores que siguen haciéndose la misma pregunta desde hace décadas. ¿Cómo es eso posible?

En realidad, nadie duda de que los ingenieros romanos fueron unos auténticos maestros a la hora de levantar construcciones de toda clase. De hecho, muchas de ellas se erigieron con hormigón, un material que les permitió soportar condiciones extremas, e incluso devastadores terremotos. Pero aunque nadie dudaba de la resistencia del hormigón empleado por los romanos, algunos investigadores empezaron a pensar que su fórmula debía de contener algún ingrediente "secreto".

No era solo la puzolana

Para intentar resolver el enigma, un equipo de investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT), la Universidad de Harvard y diversos laboratorios italianos y suizos, ha indagado en los antiguos métodos utilizados por los romanos para la fabricación del hormigón. Los resultados de la investigación se han publicado en la revista Science Advances. En el estudio, Admir Masic, profesor de ingeniería civil y ambiental del MIT, asegura que los romanos emplearon diversas técnicas de fabricación con las que consiguieron una masa ultrarresistente y que no solo se secaba antes, sino que además se "autorreparaba" con el paso del tiempo.

Los romanos utilizaron diversas técnicas de fabricación con las que consiguieron una masa ultrarresistente.

Hasta la fecha, se había pensado que la clave de la resistencia y durabilidad del hormigón romano se debía al uso de la puzolana, una ceniza volcánica proveniente del área de Pozzuoli, en la bahía de Nápoles. Este tipo de ceniza, tras reaccionar con el hidróxido de calcio, formaba un compuesto hidráulico similar a los que se generan durante la hidratación del clinker del cemento (un producto en forma de gránulos o pequeñas esferas, de entre 0,5 y 25 mm, que se forman a partir de la calcinación de la caliza, la arcilla y otros componentes). Este material confería al hormigón romano una gran resistencia. Pero ¿tanta?

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Hormigón autorreparador

En el estudio que acaba de publicarse se han analizado varias muestras de hormigón romano y ha podido confirmarse que su secreto no solo se halla en los materiales puzolánicos que contiene, sino también en la presencia de unas sustancias minerales blancas, brillantes y pequeñas, prácticamente imperceptibles, denominadas clastos de cal. "Desde que comencé a investigar el hormigón romano antiguo, siempre me han fascinado sus características. En las formulaciones modernas del hormigón no las encontramos. Entonces, ¿por qué están presentes en estos materiales antiguos?", se pregunta Masic.

Un análisis más detallado de las muestras ha revelado que el secreto del hormigón romano no solo se encuentra en los materiales puzolánicos.

Masic ha descartado la posibilidad de que la aparición de estos clastos de cal pudiera deberse a una mala mezcla, un descuido o el uso de materias primas de mala calidad por parte de los constructores romanos. Por el contrario, el estudio muestra que estos diminutos clastos de cal proporcionaron al hormigón una capacidad de "autorreparación" desconocida hasta ahora. Según Masic, "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 pondrían tan poco esfuerzo en asegurar la producción de un producto final bien mezclado?".

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Para llevar a cabo su investigación, Masic y su equipo utilizaron imágenes multiescala de alta resolución y técnicas de mapeo químico para analizar más en profundidad el hormigón romano. Siempre se había pensado que la cal utilizada para fabricar el hormigón había sido mezclada previamente con agua, aunque este proceso por sí solo no podía explicar la presencia de estos clastos de cal. Finalmente, los investigadores comprobaron que estas inclusiones blancas contenían carbonato de sílice.

Siempre  se había pensado que la cal utilizada para fabricar el hormigón había sido mezclada previamente con agua.

"El examen espectroscópico proporcionó pistas de que estos elementos se habían formado a temperaturas extremas, como era de esperar de la reacción exotérmica producida por el uso de cal viva en lugar de o, además de, la cal apagada en la mezcla. Durante el proceso de mezcla en caliente, los clastos de cal desarrollan una arquitectura de nanopartículas característicamente frágil que crea una fuente de calcio fácilmente fracturable y reactiva", ha explicado Masic.

De hecho, los investigadores descubrieron que era esta fuente de calcio la que otorgaba al hormigón la capacidad de regenerarse cuando se fracturaba. Así, de manera automática se "curaban" las grietas de los edificios antes de que pudieran extenderse por toda la construcción y amenazar su estabilidad.

Para demostrar su teoría, los investigadores fabricaron el cemento del mismo modo en que lo hicieron los romanos, en caliente, lo rompieron e hicieron correr el agua a través de las grietas. Y, tal como pensaban, en dos semanas el hormigón empezó a regenerarse por sí mismo y el agua dejó de fluir por su interior. "Este material puede reaccionar con agua, creando una solución saturada de calcio que puede recristalizarse como carbonato de calcio y llenar rápidamente la grieta, o reaccionar con materiales puzolánicos para fortalecer aún más el material compuesto", ha afirmado con entusiasmo Masic al comprobar el éxito de su experimento y demostrar que, en efecto, los romanos tienen bien merecida su fama de grandes y hábiles constructores.

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