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¿Los romanos utilizaron otros materiales para reforzar su hormigón?

¿Los romanos utilizaron otros materiales para reforzar su hormigón?

He estado leyendo sobre el hormigón romano (300BC-300AD) y cómo tiene mayor resistencia que las mezclas de hormigón actuales. Hasta ahora, mi investigación ha demostrado que no usaron barras de refuerzo en sus estructuras. Pero, ¿usaron los romanos algo externo (como fibra, madera, etc.) para mejorar la resistencia a la tracción de su concreto?

Como referencia, esta fue la fuente que estaba leyendo:

La mecánica del hormigón romano imperial y el diseño estructural de monumentos abovedados


Profundizando en los secretos del hormigón romano

Las ruinas del Foro Romano. Crédito: THINK Global School / flickr / CC BY-NC-ND 2.0

Hace más de dos mil años, los antiguos romanos construyeron muelles, rompeolas y otras estructuras de hormigón, y algunas de esas estructuras todavía se mantienen en pie. Ahora, los investigadores están tratando de comprender los procesos químicos y geológicos que trabajan juntos para darle a ese antiguo hormigón tal durabilidad. Utilizando microscopía, difracción de rayos X y técnicas espectroscópicas, desarrollaron un mapa de las microestructuras cristalinas dentro del hormigón. Según su investigación, una infusión lenta de agua de mar en el hormigón hecho con un tipo de ceniza volcánica que se encuentra cerca de Roma crea gradualmente cristales de un material llamado tobermorita aluminoso, que en realidad fortalece el hormigón a medida que envejece.

Marie Jackson, profesora de investigación en geología y geofísica y una de las autoras de un informe sobre el trabajo, dice que comprender el hormigón romano podría dar a los científicos de materiales modernos ideas sobre cómo fortalecer las estructuras modernas, e incluso podría conducir a nuevos materiales, como el hormigón. que absorben y atrapan los desechos nucleares.


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Posibilidades futuras

Jackson ha buscado en los registros romanos antiguos la fórmula de este concreto sin éxito. La fórmula exacta sigue siendo desconocida. Sin embargo, el equipo de Jackson & rsquos está experimentando con diferentes combinaciones de agua de mar y ceniza volcánica para hacer un concreto moderno con estas propiedades únicas. También es posible que las cenizas volantes y mdasha, un subproducto problemático de la quema de carbón, puedan ser un digno sustituto del componente de cenizas volcánicas, que sería un inmenso beneficio ambiental.

Un equivalente moderno del hormigón romano sería ideal para estructuras de diques y otras aplicaciones marinas, así como para encerrar desechos de alto nivel en barreras similares al cemento que protegen el medio ambiente circundante. El uso generalizado de este hormigón también reduciría la dependencia de la industria de la construcción y los rsquos del cemento Portland, cuya fabricación requiere hornos de alta temperatura que emiten cantidades significativas de dióxido de carbono.

Sin embargo, agregó Jackson, antes de que las recetas de hormigón romano puedan ser ampliamente aceptadas por la industria, las estructuras de prueba deben construirse y evaluarse a largo plazo para ver cómo funcionan en comparación con estructuras similares construidas con cemento Portland reforzado con acero.

"Creo que la gente no sabe realmente cómo pensar acerca de un material que no tiene refuerzo de acero", dijo Jackson. Mark Crawford es un escritor independiente.


Para mejorar el concreto de hoy, haz lo que hicieron los romanos

En una búsqueda para hacer que el hormigón sea más duradero y sostenible, un equipo internacional de geólogos e ingenieros se ha inspirado en los antiguos romanos, cuyas enormes estructuras de hormigón han resistido los elementos durante más de 2000 años.

Muestra de hormigón marítimo romano antiguo de la bahía de Pozzuoli, cerca de Nápoles, Italia. Su diámetro es de 9 centímetros y está compuesto por mortero formulado a partir de cal, ceniza volcánica y trozos de toba volcánica. (Foto de Carol Hagen)

Utilizando la fuente de luz avanzada en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), un equipo de investigación de la Universidad de California, Berkeley, examinó la estructura a escala fina del hormigón romano. Describió por primera vez cómo el compuesto extraordinariamente estable & # 8211 calcio-aluminio-silicato-hidrato (C-A-S-H) & # 8211 une el material utilizado para construir algunas de las estructuras más duraderas de la civilización occidental.

El descubrimiento podría ayudar a mejorar la durabilidad del hormigón moderno, que en 50 años a menudo muestra signos de degradación, particularmente en entornos oceánicos.

La fabricación de hormigón romano también deja una menor huella de carbono que su contraparte moderna. El proceso para crear cemento Portland, un ingrediente clave en el concreto moderno, requiere combustibles fósiles para quemar carbonato de calcio (piedra caliza) y arcillas a aproximadamente 1.450 grados Celsius (2.642 grados Fahrenheit). El siete por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono cada año proviene de esta actividad. La producción de cal para hormigón romano, sin embargo, es mucho más limpia y requiere temperaturas que son dos tercios de las requeridas para hacer cemento Portland.

Los hallazgos de los investigadores y # 8217 se describen en dos artículos, uno que se publicó en línea el 28 de mayo en el Revista de la Sociedad Americana de Cerámica, y el otro programado para aparecer en el número de octubre de la revista Mineralogista estadounidense.

& # 8220El hormigón romano se ha mantenido coherente y bien consolidado durante 2000 años en entornos marítimos agresivos & # 8221, dijo Marie Jackson, autora principal de ambos artículos. & # 8220Es uno de los materiales de construcción más duraderos del planeta, y eso no fue un accidente. El transporte marítimo era el sustento de la estabilidad política, económica y militar del Imperio Romano, por lo que la construcción de puertos duraderos era fundamental. & # 8221

Marie Jackson sostiene una muestra de hormigón marítimo de 2.000 años de antigüedad del siglo I a.C. Sitio del puerto de Santa Liberata en Toscana. (Foto de Sarah Yang)

El equipo de investigación fue dirigido por Paulo Monteiro, profesor de ingeniería civil y ambiental de UC Berkeley y científico de la facultad en Berkeley Lab, y Jackson, ingeniero de investigación de UC Berkeley en ingeniería civil y ambiental. Caracterizaron muestras de hormigón romano tomadas de un rompeolas en la bahía de Pozzuoli, cerca de Nápoles, Italia.

Construyendo el Imperio

El hormigón fue el material de construcción elegido por el Imperio Romano. Se utilizó en monumentos como el Panteón de Roma, así como en muelles, rompeolas y otras estructuras portuarias. De particular interés para el equipo de investigación fue cómo el hormigón submarino de Roman soportó el implacable entorno de agua salada.

La receta del hormigón romano se describió alrededor del 30 a. C. por Marcus Vitruvius Pollio, un ingeniero de Octavio, quien se convirtió en emperador Augusto. El ingrediente no tan secreto es la ceniza volcánica, que los romanos combinaron con cal para formar un mortero. Empacaron este mortero y trozos de roca en moldes de madera sumergidos en agua de mar. En lugar de luchar contra los elementos marinos, los romanos aprovecharon el agua salada y la convirtieron en una parte integral del hormigón.

Los investigadores también describieron un mineral hidrotermal muy raro llamado tobermorita de aluminio (Al-tobermorita) que se formó en el hormigón. & # 8220Nuestro estudio proporcionó la primera determinación experimental de las propiedades mecánicas del mineral, & # 8221, dijo Jackson.

Esta imagen de microscopio electrónico de barrido muestra cristales de un mineral raro, Al-tobermorita, aumentados unas 25.000 veces. Los investigadores de UC Berkeley caracterizaron Al-tobermorita en muestras de hormigón romano. (Imagen cortesía de UC Berkeley)

Entonces, ¿por qué disminuyó el uso de hormigón romano? & # 8220 A medida que el Imperio Romano declinó y el transporte marítimo disminuyó, la necesidad de hormigón de agua de mar disminuyó & # 8221, dijo Jackson. & # 8220 También se podría argumentar que las estructuras originales se construyeron tan bien que, una vez que estuvieron en su lugar, no & # 8217t necesitaron ser reemplazadas & # 8221.

Una alternativa ecológica

Si bien el concreto romano es duradero, Monteiro dijo que es poco probable que reemplace al concreto moderno porque no es ideal para la construcción donde se necesita un endurecimiento más rápido.

Pero los investigadores ahora están encontrando formas de aplicar sus descubrimientos sobre el hormigón romano al desarrollo de un hormigón moderno más ecológico y duradero. Están investigando si la ceniza volcánica sería un buen sustituto de gran volumen en países sin fácil acceso a las cenizas volantes, un producto de desecho industrial de la quema de carbón que se usa comúnmente para producir concreto verde moderno.

& # 8220No hay suficientes cenizas volantes en este mundo para reemplazar la mitad del cemento Portland que se está utilizando & # 8221, dijo Monteiro. Muchos países no tienen cenizas volantes, por lo que la idea es encontrar materiales locales alternativos que funcionen, incluido el tipo de ceniza volcánica que usaban los romanos. El uso de estas alternativas podría reemplazar el 40 por ciento de la demanda mundial de cemento Portland. & # 8221

La investigación comenzó con el financiamiento inicial de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah en Arabia Saudita (KAUST), que lanzó una asociación de investigación con UC Berkeley en 2008. Monteiro señaló que Arabia Saudita tiene & # 8220 montañas de ceniza volcánica & # 8221 que podrían potencialmente ser utilizado en hormigón.

Además de KAUST, la financiación de la Loeb Classical Library Foundation, la Universidad de Harvard y la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía y # 8217 ayudaron a respaldar esta investigación. Las muestras fueron proporcionadas por Marie Jackson y Roman Maritime Concrete Study (ROMACONS), patrocinado por CTG Italcementi, un centro de investigación con sede en Bérgamo, Italia. Los investigadores también utilizaron la Sociedad de Anillos de Almacenamiento de Electrones de Berlín para la Radiación de Sincrotrón, o BESSY, para sus análisis.


Los científicos han descubierto cómo el hormigón de la antigua Roma ha sobrevivido 2.000 años

Los científicos han resuelto el misterio de la durabilidad del hormigón de la Antigua Roma # 8216 y, en el proceso, pueden haber aprendido algo que podría influir en la construcción moderna.

La investigación, publicada esta semana en la revista American Mineralogist, detalla cómo los antiguos muros marítimos romanos construidos hace aproximadamente 2.000 años lograron resistir los elementos debido a una rara reacción química que aparentemente ha fortalecido el concreto con el tiempo.

Las mezclas modernas de cemento tienden a erosionarse, particularmente en presencia de agua de mar, pero la receta romana de ceniza volcánica, cal, agua de mar y un mineral llamado tobermorita de aluminio en realidad refuerza el concreto y evita que las grietas se expandan, encontraron los investigadores.

La reacción fue causada por el agua de mar que chocó continuamente contra las estructuras durante cientos de años, lo que permitió que la mezcla mineral de óxidos de sílice y cal creciera entre el agregado de roca volcánica y el mortero para desarrollar resistencia.

"Contrariamente a los principios del hormigón moderno a base de cemento, los romanos crearon un hormigón similar a una roca que prospera en el intercambio químico abierto con agua de mar", dijo en la revista Marie Jackson, autora principal de la Universidad de Utah, # 8221.

& # 8220Es & # 8217 es una ocurrencia muy rara en la Tierra, & # 8221, agregó.

Si bien los romanos se beneficiaron de un mayor acceso a la ceniza volcánica natural, el concepto podría usarse algún día como una alternativa más ecológica a la moderna mezcla de cemento, que emite una cantidad significativa de dióxido de carbono a la atmósfera.

"Los romanos fueron afortunados en el tipo de roca con la que tenían que trabajar", dijo Jackson. & ldquoEllos observaron que la ceniza volcánica creció cementos para producir el [mortero]. No tenemos esas rocas en gran parte del mundo, por lo que tendría que haber sustituciones. & Rdquo

Jackson está trabajando para crear una receta de reemplazo que propuso usar en lugar de acero para una laguna de mareas planificada en el Reino Unido.

& # 8220 Creo que el hormigón romano o un tipo de este sería una muy buena elección [la laguna]. Ese proyecto va a requerir 120 años de vida útil para amortizar la inversión, & # 8221, le dijo a la BBC a principios de este año & # 8221.

Jackson advirtió que las mezclas de cemento típicas no resistirían los elementos tan bien como lo haría el hormigón de estilo romano.

& # 8220Aquellos seguramente se corroerán en al menos la mitad de la vida útil de ese servicio & # 8221, dijo.


Comentarios

Así que eres Roma y quieres construir un Panteón que nadie pueda copiar. Mezclas hormigón con puzolana, también conocida como ceniza de basalto, y viertes piezas de construcción. Y escriba ESTA parte en detalle.

Ahora. ¿Qué impediría que la gente copiara esta técnica para siempre? Nada. A menos que convenientemente "olvide" mencionar una segunda parte que también es necesaria para que esta receta funcione. Por ejemplo, tener mano de obra libre del ejército para cincelar las vigas de basalto que se introducen en este hormigón de basalto para el refuerzo. En 2000, un científico saca un instrumento, mira la pared del Panteón terminada y dice: "Vaya, no hay nada más que basalto en esto, nada de acero". ¡Un vertido monolítico sin refuerzo! '' Si bien, de hecho, es muy probable que sean las vigas de basalto cinceladas en la pared las que están haciendo el trabajo pesado. Se acaba de descubrir que el refuerzo de basalto tiene el doble de resistencia que el acero al 20% del peso del acero. Obviamente, los antiguos romanos no tenían hornos de 2000 grados para fabricar barras de refuerzo de basalto como lo hacemos hoy para reforzar el hormigón. Mi corazonada es que los romanos simplemente tomaron una gran roca de basalto que tocaba la bocina e hicieron que la mano de obra libre (también conocida como soldados del ejército) cincelara las formas de la viga de refuerzo en ella. Y ESTA es la razón por la que nadie continuó la receta después de la desaparición del Imperio Romano. No porque todos los albañiles sufrieran un inexplicable caso de amnesia colectiva sobre cómo mezclar hormigón romano. Pero debido a que esta receta también requería el trabajo de cincelado de rocas gratuito de todo un destacamento del ejército romano.

Por favor, mire las obras de Hannibal Pianta, asistió al Instituto de Tecnología de Milán en 1888 y realizó trabajos en concreto desde 1902 (Chicago) hasta su muerte en 1937 (San Antonio). Sus obras siguen en pie sin mucho trabajo de restauración, para incluir bloques de piedra de Nel expuestos a la intemperie.


Recientemente, hubo una ráfaga de noticias en torno a un nuevo artículo que examinó la estructura mineral de muestras de concreto tomadas de un rompeolas romano de 2000 años de antigüedad. Los artículos van desde señalar con mesura su eficiencia del carbono, hasta ensalzar sus propiedades casi místicas. El hecho de que estas estructuras sigan intactas después de milenios, mientras que las nuestras a menudo se deterioran hasta el punto de la inutilidad después de menos de 50 años, obviamente plantea algunas preguntas. Es decir, ¿el hormigón romano era mejor que el nuestro? ¿Por qué el nuestro falla tan rápido?

La respuesta está en la forma diferente en que usamos el hormigón en comparación con los romanos. El hormigón es fuerte en compresión, pero débil en tensión y flexión. Esto significa que, por sí solo, el hormigón tiene una versatilidad limitada. Se usa fácilmente en columnas, arcos y otras cosas que solo estarán en compresión. Pero te metes en problemas cuando intentas hacer puentes largos, edificios altos, paredes delgadas o cualquier otra cosa que quiera doblarse en el medio. El hormigón también es muy frágil y cuando llega a su punto de rotura, se rompe como el cristal. Debido a esto, si falla, falla instantánea y catastróficamente, sin dar ningún aviso.

En la construcción moderna, ambos problemas se resuelven de la misma manera: colocando barras de acero o alambre en el hormigón en ubicaciones clave. El acero, a diferencia del hormigón, tiene una tensión increíblemente fuerte. Una viga de hormigón reforzada con acero será aproximadamente una quinta parte del tamaño de una no reforzada.

También será mucho más seguro. A diferencia del hormigón, que es frágil, el acero es dúctil y cuando falla, no se fractura, se estira. Esta ductilidad adicional le da al hormigón armado fallido la capacidad de absorber una gran cantidad de energía adicional antes de que se derrumbe, y proporciona suficiente tiempo para que las personas evacuen. Por eso, incluir acero en el hormigón no es sólo una buena idea: es la ley. Casi todos los códigos de construcción importantes requieren que el concreto tenga una cantidad mínima de acero de refuerzo, fuera de algunos casos especiales.

Pero toda esta resistencia tiene un inconveniente: el acero también reduce drásticamente la durabilidad del hormigón. Debido a que el hormigón es poroso, con el tiempo, los iones de cloruro y otros elementos corrosivos penetran en el hormigón y comienzan a corroer el acero del interior. La cantidad de tiempo que lleva esto varía dependiendo de qué tan profundamente enterrado esté el acero, pero inevitablemente sucede. Esta corrosión debilita el acero y hace que se agrande, lo que finalmente hace estallar el hormigón de adentro hacia afuera. La corrosión del acero es el mecanismo principal detrás de la descomposición del hormigón y una de las principales limitaciones de la vida útil del hormigón moderno. Debido a que el hormigón romano no tenía refuerzo, no tiene ninguno de estos problemas.

Otra gran diferencia entre el hormigón romano y el nuestro es el tiempo de curado. El hormigón moderno se endurece y alcanza su máxima resistencia muy, muy rápidamente. El tiempo & # 8220 estándar & # 8221 para que el hormigón se cure por completo y alcance su capacidad # 8217 es de 28 días, pero no es infrecuente que alcance una resistencia útil en tan solo unas pocas horas. Este tiempo de curado rápido, si bien es útil para los programas de construcción rápidos, introduce tensiones térmicas a medida que la reacción se calienta. Estas tensiones provocan grietas y, en última instancia, reducen la durabilidad. Para empeorar las cosas, se debe incluir acero adicional para abordar estas tensiones térmicas, lo que agrava el problema de las fallas inducidas por la corrosión.

El hormigón romano, por otro lado, se curó asombrosamente lento. Si estaba leyendo bien el periódico, el rompeolas del que se tomó la muestra de concreto tomó dos años enfriar completamente. Este tiempo de curado extremadamente lento significa menores tensiones térmicas y una mayor durabilidad correspondiente.

Por supuesto, todo esto es académico si no pudiéramos producir un hormigón igualmente duradero en la actualidad. Y resulta que, cuando la situación lo requiere, somos capaces de armar una mezcla de hormigón extremadamente duradera. Se han construido estructuras de hormigón modernas que están diseñadas para tener una vida útil de 1000 años. De hecho, el mineral exacto que supuestamente hace que el hormigón romano sea tan duradero, la tobermorita sustituida por aluminio, fue patentado hace 30 años, para el uso exacto sugerido en el artículo reciente. El hormigón ultrarresistente está a nuestro alcance. Pero los requisitos para hacerlo & # 8211 sin acero, tiempo de curado extremadamente lento, altas puzolanas en la mezcla & # 8211 son muy limitantes y muy, muy costoso. El truco para hacer hormigón que pueda durar siglos no es una receta perdida, sino una vieja y aburrida economía.


El agua de mar corrosiva estimula el crecimiento de minerales raros

Alrededor del 79 d.C., el autor romano Plinio el Viejo escribió en su Naturalis Historia que las estructuras de hormigón de los puertos, expuestas al constante asalto de las olas de agua salada, se convierten en “una sola masa de piedra, inexpugnable a las olas y cada día más fuerte”.

No estaba exagerando. Mientras que las modernas estructuras de hormigón marino se desmoronan en décadas, los muelles y rompeolas romanos de 2.000 años de antigüedad perduran hasta el día de hoy y son más fuertes ahora que cuando se construyeron por primera vez. La geóloga de la Universidad de Utah, Marie Jackson, estudia los minerales y las estructuras a microescala del hormigón romano como lo haría con una roca volcánica. Ella y sus colegas han descubierto que el agua de mar que se filtra a través del hormigón conduce al crecimiento de minerales entrelazados que le dan al hormigón una cohesión adicional. Los resultados se publican hoy en Mineralogista estadounidense.

Perforación de ROMACONS en una estructura marina en Portus Cosanus, Toscana, 2003. La perforación es con permiso de Soprintendenza Archeologia per la Toscana.

Hormigón romano vs cemento Portland

Los romanos hacían hormigón mezclando ceniza volcánica con cal y agua de mar para hacer un mortero, y luego incorporando en ese mortero trozos de roca volcánica, el "agregado" en el hormigón. La combinación de ceniza, agua y cal viva produce lo que se llama una reacción puzolánica, que lleva el nombre de la ciudad de Pozzuoli en la bahía de Nápoles. Los romanos pueden haber tenido la idea de esta mezcla a partir de depósitos de ceniza volcánica cementados naturalmente llamados toba que son comunes en el área, como describió Plinio.

El hormigón en forma de conglomerado se utilizó en muchas estructuras arquitectónicas, incluidos el Panteón y los Mercados de Trajano en Roma. Las enormes estructuras marinas protegían los puertos del mar abierto y servían como extensos fondeaderos para barcos y almacenes.

El concreto de cemento Portland moderno también usa agregado de roca, pero con una diferencia importante: las partículas de arena y grava están destinadas a ser inertes. Cualquier reacción con la pasta de cemento podría formar geles que se expanden y agrietan el hormigón.

“Esta reacción álcali-sílice ocurre en todo el mundo y es una de las principales causas de destrucción de las estructuras de hormigón de cemento Portland”, dice Jackson.

Redescubriendo el hormigón romano

CRÉDITO FOTOGRÁFICO: Marie Jackson

De izquierda a derecha: Nobumichi Tamura, Marie Jackson y Camelia Stan en la línea de luz 12.3.2 en Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratories. Enero de 2017. Tamura y Stan son científicos de Advanced Light Souce.

El interés de Jackson por el hormigón romano comenzó con un año sabático en Roma. Primero estudió tobas y luego investigó los depósitos de cenizas volcánicas, y pronto quedó fascinada con su papel en la producción de la notable durabilidad del hormigón romano.

Junto con sus colegas, Jackson comenzó a estudiar los factores que hicieron que el hormigón arquitectónico en Roma fuera tan resistente. Un factor, dice, es que los intercrecimientos minerales entre el agregado y el mortero evitan que las grietas se alarguen, mientras que las superficies de los agregados no reactivos en el cemento Portland solo ayudan a que las grietas se propaguen más lejos.

En otro estudio de núcleos de perforación de hormigón de puerto romano recopilados por el proyecto ROMACONS en 2002-2009, Jackson y sus colegas encontraron un mineral excepcionalmente raro, tobermorita aluminoso (Al-tobermorita) en el mortero marino. Los cristales minerales se formaron en partículas de cal por reacción puzolánica a temperaturas algo elevadas. La presencia de Al-tobermorite sorprendió a Jackson. "Es muy difícil de hacer", dice sobre el mineral. Sintetizarlo en el laboratorio requiere altas temperaturas y da como resultado solo pequeñas cantidades.

Corrosión del agua de mar

Para el nuevo estudio, Jackson y otros investigadores regresaron a los núcleos de perforación ROMACONS, examinándolos con una variedad de métodos, incluidos análisis de microdifracción y microfluorescencia en la línea de luz de fuente de luz avanzada 12.3.2 en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Descubrieron que Al-tobermorita y un mineral de zeolita relacionado, la filipsita, se formaban en las partículas de piedra pómez y en los poros de la matriz cementante. Por trabajos anteriores, el equipo sabía que el proceso de curado puzolánico del hormigón romano era de corta duración. Algo más debió haber causado que los minerales crecieran a baja temperatura mucho después de que el concreto se hubiera endurecido. “Nadie ha producido tobermorita a 20 grados centígrados”, dice. "¡Oh, excepto los romanos!"

"Como geólogos, sabemos que las rocas cambian", dice Jackson. “El cambio es una constante para los materiales terrestres. Entonces, ¿cómo influye el cambio en la durabilidad de las estructuras romanas? "

CRÉDITO FOTOGRÁFICO: Cortesía de Marie Jackson

Esta imagen microscópica muestra el material aglutinante de calcio-aluminio-silicato-hidrato (C-A-S-H) grumoso que se forma cuando la ceniza volcánica, la cal y el agua de mar se mezclan. Han crecido cristales laminados de Al-tobermorita entre el C-A-S-H en la matriz de cementación.

El equipo concluyó que cuando el agua de mar se filtraba a través del hormigón en los rompeolas y en los muelles, disolvía los componentes de la ceniza volcánica y permitía que crecieran nuevos minerales a partir de los fluidos lixiviados altamente alcalinos, en particular Al-tobermorita y filipsita. Esta Al-tobermorita tiene composiciones ricas en sílice, similares a los cristales que se forman en las rocas volcánicas. Los cristales tienen formas laminados que refuerzan la matriz cementante. Las placas entrelazadas aumentan la resistencia del hormigón a la fractura por fragilidad.

Jackson dice que este proceso similar a la corrosión normalmente sería malo para los materiales modernos. “Estamos buscando un sistema que sea contrario a todo lo que uno no desearía en el concreto a base de cemento”, dice. "Estamos buscando un sistema que prospere en el intercambio químico abierto con agua de mar".

Hormigón romano moderno

Dadas las ventajas de durabilidad del hormigón romano, ¿por qué no se utiliza con más frecuencia, sobre todo porque la fabricación de cemento Portland produce importantes emisiones de dióxido de carbono?

“La receta se perdió por completo”, dice Jackson. Ha estudiado extensamente los textos romanos antiguos, pero aún no ha descubierto los métodos precisos para mezclar el mortero marino para recrear completamente el hormigón.

“Los romanos fueron afortunados con el tipo de roca con la que tenían que trabajar”, ​​dice ella. “Observaron que la ceniza volcánica crecía cementos para producir la toba. No tenemos esas rocas en gran parte del mundo, por lo que habría que hacer sustituciones ".

Ahora está trabajando con el ingeniero geológico Tom Adams para desarrollar una receta de reemplazo, sin embargo, utilizando materiales del oeste de los EE. UU. El agua de mar en sus experimentos proviene del puerto deportivo de Berkeley, California, recolectada por la propia Jackson.

El hormigón romano necesita tiempo para desarrollar resistencia a partir del agua de mar y presenta menos resistencia a la compresión que el cemento Portland típico. Por esas razones, es poco probable que el hormigón romano se generalice, pero podría ser útil en contextos particulares.

Jackson opinó recientemente sobre una laguna de mareas propuesta que se construirá en Swansea, Reino Unido, para aprovechar la energía de las mareas. La laguna, dice, necesitaría operar durante 120 años para recuperar los costos incurridos para construirla. "Puedes imaginar que, con la forma en que construimos ahora, sería una masa de acero corroído en ese momento". Un prototipo de hormigón romano, por otro lado, podría permanecer intacto durante siglos.

Jackson dice que si bien los investigadores han respondido muchas preguntas sobre el mortero del concreto, las reacciones químicas a largo plazo en los materiales agregados siguen sin explorar. Ella tiene la intención de continuar el trabajo de Plinio y otros eruditos romanos que trabajaron asiduamente para descubrir los secretos de su concreto. “Los romanos estaban preocupados por esto”, dice Jackson. "Si vamos a construir en el mar, también deberíamos preocuparnos".


¿Por qué ha durado tanto el hormigón romano?

El Panteón se ve bastante bien para un edificio de 1900 años, considerando que es la cúpula de hormigón no reforzado más grande del mundo. Tal vez sea porque no estaba reforzado, por lo que no había hierro para oxidar y expandir, o tal vez porque el concreto romano era diferente al material que usamos hoy. TreeHugger ha notado antes que el hormigón romano era mucho más ecológico que las mezclas actuales. Ahora, un nuevo estudio realizado por investigadores del Berkeley Lab muestra que el hormigón se vuelve más fuerte con el tiempo.

A diferencia del concreto moderno que en realidad se contrae, abriendo pequeñas grietas que se propagan y dejan entrar la humedad, el concreto romano, hecho con ceniza volcánica en lugar de cemento Portland, en realidad se autocura a medida que se forma un aglutinante cristalino y evita que el concreto se agriete más. Según Marie Jackson de UC Berkeley:

Entonces, el concreto hecho con ceniza volcánica no solo tendría una huella de carbono mucho menor, sino que duraría mucho más. Jackson continúa en un tono más comprensible:

La fabricación de cemento representa hasta el 7% del CO2 producido cada año, la cantidad de material que se vierte en estos días es extraordinaria. Vaclav Smil le dice a Bill Gates que la estadística que se muestra arriba es la más asombrosa en su libro, Making the Modern World: Materials and Dematerialization. Usamos demasiadas cosas y no duran tanto como pensamos. Es tiempo de un cambio.


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