Científicos revelan el misterio de la longevidad de las construcciones romanas

(CNN) -- Las majestuosas estructuras de la antigua Roma han sobrevivido durante milenios, testimonio de la habilidad de los ingenieros romanos, que perfeccionaron el uso del concreto.

Pero, ¿cómo contribuyeron sus materiales de construcción a mantener en pie durante más de 2.000 años edificios colosales como el Panteón (que tiene la cúpula no reforzada más grande del mundo) y el Coliseo?

En muchos casos, el concreto romano ha demostrado ser más duradero que su equivalente moderno, que puede deteriorarse en cuestión de décadas. Ahora, los científicos responsables de un nuevo estudio afirman haber descubierto el misterioso ingrediente que permitió a los romanos hacer su material de construcción tan duradero y levantar elaboradas estructuras en lugares difíciles como muelles, alcantarillas y zonas sísmicas.

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El equipo del estudio, formado por investigadores de Estados Unidos, Italia y Suiza, analizó muestras de concreto de 2.000 años de antigüedad tomadas de una muralla del sitio arqueológico de Privernum, en el centro de Italia, y de composición similar a la de otras muestras de concreto halladas en todo el Imperio Romano.

Los investigadores encontraron que los trozos blancos del concreto, denominados clastos de cal, le daban la capacidad de curar las grietas que se formaban con el tiempo. Los trozos blancos se habían pasado por alto anteriormente como prueba de una mezcla descuidada o de una materia prima de mala calidad.

"Para mí era muy difícil creer que los antiguos (ingenieros) romanos no hicieran un buen trabajo, porque se esforzaban mucho a la hora de elegir y procesar los materiales", afirma Admir Masic, autor del estudio y profesor asociado de ingeniería civil y medioambiental en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.

"Los eruditos escribían recetas precisas y las imponían en las obras (de todo el Imperio Romano)", añadió Masic.

El nuevo hallazgo podría ayudar a que la fabricación del concreto actual sea más sostenible, lo que podría revolucionar a la sociedad como lo hicieron los romanos en su día.

"El concreto permitió a los romanos una revolución arquitectónica", explica Masic. "Los romanos fueron capaces de crear y convertir las ciudades en algo extraordinario y bello para vivir. Y esa revolución básicamente cambió por completo la forma de habitar de los humanos".

Los clastos de cal y la durabilidad del concreto

El concreto es esencialmente piedra o roca artificial, formada por la mezcla de cemento, un agente aglutinante típicamente hecho de piedra caliza, agua, agregado fino (arena o roca finamente triturada ) y agregado grueso (grava o roca triturada).

Los textos romanos habían sugerido el uso de cal muerta (cuando la cal se combina primero con agua antes de mezclarla) como aglutinante, y por eso los estudiosos habían supuesto que así se fabricaba el concreto romano, dijo Masic.

Tras un estudio más detallado, los investigadores llegaron a la conclusión de que los clastos de cal se debían al uso de cal viva (óxido de calcio) --la forma seca de piedra caliza más reactiva y peligrosa-- al mezclar el concreto, en lugar del uso de cal muerta, o además de ella.

Un análisis adicional del concreto demostró que los clastos de cal se formaban a las temperaturas extremas previstas por el uso de cal viva, y que la "mezcla en caliente" era clave para la naturaleza duradera del concreto.

"Las ventajas de la mezcla en caliente son dobles", afirma Masic en un comunicado de prensa. "En primer lugar, cuando el concreto en su conjunto se calienta a altas temperaturas, permite una química que no sería posible si solo se utilizara cal muerta, produciendo compuestos asociados a altas temperaturas que de otro modo no se formarían.

En segundo lugar, este aumento de temperatura reduce significativamente los tiempos de curado y fraguado, ya que todas las reacciones se aceleran, permitiendo una construcción mucho más rápida".

Para investigar si los clastos de cal eran responsables de la aparente capacidad del concreto romano para repararse a sí mismo, el equipo realizó un experimento.

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Hicieron dos muestras de concreto, una siguiendo las fórmulas romanas y la otra según las normas modernas, y las agrietaron deliberadamente. Al cabo de dos semanas, el agua no podía fluir a través del concreto hecho con la receta romana, mientras que pasaba sin problemas por el trozo de concreto preparado sin cal viva.

Sus hallazgos sugieren que los clastos de cal pueden disolverse en las grietas y recristalizarse tras su exposición al agua, curando las grietas creadas por la intemperie antes de que se extiendan. Según los investigadores, este potencial de autocuración podría allanar el camino hacia la producción de un concreto moderno más duradero y, por tanto, más sostenible. Con ello se reduciría la huella de carbono del concreto, que representa hasta el 8% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, según el estudio.

Durante muchos años, los investigadores pensaron que las cenizas volcánicas de la zona de Pozzuoli, en la bahía de Nápoles, eran las que hacían tan resistente al concreto romano. Este tipo de ceniza se transportaba por todo el vasto imperio romano para su uso en la construcción, y se describía como ingrediente clave del concreto en los relatos de arquitectos e historiadores de la época.

Según Masic, ambos componentes son importantes, pero la cal se pasó por alto en el pasado.

La investigación fue publicada en la revista académica Science Advances.