Cómo los romanos construyeron estructuras permanentes usando cemento ‘autocurativo’
Durante generaciones, una pregunta que ha desconcertado a los historiadores y arqueólogos de todo el mundo: ¿cómo construyeron los antiguos romanos estructuras de cemento tan fuertes que todavía están en pie y funcionando en la actualidad?
El estudio involucró a científicos de la Universidad de Harvard, DMAT en Italia y el Instituto Meccanica dei Materiali en Suiza.
Los bloques de cal, que son trozos de piedra caliza, alguna vez se pensó que eran un subproducto de las malas técnicas de mezcla de cemento, cuando en realidad ayudan a unir el cemento de maneras interesantes.
El profesor del MIT y autor del estudio, Admir Masic, dijo que la tecnología siempre le ha interesado.
«Desde que comencé a trabajar en el hormigón de la antigua Roma, siempre me han fascinado estas características», dijo Musk.
«Estos no están presentes en las estructuras de hormigón modernas, entonces, ¿por qué están presentes en estos materiales más antiguos?»
El estudio indica que los antiguos romanos usaban cal en su forma reactiva, una sustancia conocida como cal viva, y la mezclaban con piedra caliza para crear una reacción química que podía autocurar el cemento, un proceso que ellos llaman “mezcla en caliente”.
Las antiguas estructuras romanas, como el Partenón y los acueductos de Roma, contienen cantidades masivas de cemento no reforzado.
Las estructuras, que se construyeron ya en el año 128 d. C., siguen en pie e incluso funcionan en sus formas originales.
El estudio indica que su durabilidad proviene del proceso de mezclado en caliente.
Todavía se desconoce si los antiguos constructores romanos sabían que estaban creando este vínculo, o si fue pura suerte. Sin embargo, los científicos dicen que la mayoría de las estructuras de cemento antiguas que se encuentran hoy en día tendrían la misma composición química obtenida mediante el proceso de mezcla en caliente.
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La cal viva se compone principalmente de carbonato de calcio.
Los constructores de la antigua Roma mezclaban la cal viva con su hermano menos reactivo, las fracciones de cal, para crear un material autorreparable.
Como adherente recién formado, calcáreo calcáreo desarrolla pequeñas nanopartículas de calcio en su superficie.
Las nanopartículas de calcio son altamente reactivas, por lo que cuando se forman pequeñas grietas en el cemento y el agua comienza a fluir, el calcio y el agua provocan una reacción química que recristaliza el cemento como carbonato de calcio, llenando las grietas a medida que se acumula sobre sí mismo.
Esta reacción química ocurre instantáneamente y al mismo tiempo, lo que significa que las grietas en el cemento pueden «curarse» por sí solas antes de que se extiendan.
El equipo de investigación demostró que así es como los romanos construyeron fuertes estructuras de cemento imitando la antigua técnica de mezcla de cemento.
El equipo de investigación mezcló dos bloques de cemento, uno con mezcla de cal viva y el otro sin ella.
A las dos semanas de verter agua en la versión de cemento con cal viva, las grietas estaban completamente «curadas».
Las grietas en el bloque de cemento idéntico sin cal viva nunca sanaron y las grietas continuaron propagándose.
El futuro de la construcción
El éxito de sus pruebas llevó al equipo a considerar comercializar el potencial de autorreparación del cemento.
«Es emocionante pensar en cómo estas estructuras de hormigón más duraderas pueden aumentar no solo la vida útil de estos materiales, sino también cómo pueden mejorar la durabilidad de las estructuras de hormigón impresas en 3D», dijo Musk.
Masic espera que esta nueva tecnología de mezcla de cemento ayude a reducir los impactos ambientales de la producción de cemento de hoy en día, que contribuye al 8 por ciento de las emisiones globales de gases de efecto invernadero.
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