Tras una caracterización más detallada de los clastos calcáreos, utilizando técnicas de imagen multiescala de alta resolución y de mapeo químico, los investigadores obtuvieron nuevos conocimientos sobre la funcionalidad potencial de estos restos.
Históricamente, se había supuesto que cuando la cal se incorporaba al hormigón romano, primero se combinaba con agua para formar un material pastoso altamente reactivo en un proceso conocido como apagado [la cal apagada es el hidróxido cálcico], pero ese proceso, por sí solo, no podía explicar la presencia de los clastos de cal.
La reactiva cal viva
Por eso, el equipo se preguntó si era posible que los romanos hubieran usado cal viva (CaO, óxido de calcio), que es una forma más reactiva de ese material.
Estudiando muestras de hormigón antiguo se determinó que las partículas blancas estaban formadas por diversas formas de carbonato cálcico. Un examen espectroscópico proporcionó indicios de que se habían formado a temperaturas extremas, como cabría esperar de la reacción exotérmica producida por el uso de cal viva en lugar de, o además de, la cal apagada en la mezcla.
La mezcla en caliente de cal viva, en lugar de, o además de la cal apagada, es clave en la naturaleza superdurable del hormigón romano
La mezcla en caliente, según el equipo, fue en realidad “la clave de la naturaleza superdurable” del hormigón debido a dos factores, explica Masic.
Por una parte, cuando el hormigón en su conjunto se calienta a altas temperaturas, permite una química que no sería posible si solo se utilizara cal apagada. Además, el aumento de temperatura reduce significativamente los tiempos de curado y fraguado, lo que permite una construcción mucho más rápida.
Comprobación con mezclas propias
El equipo decidió probar que ese era el mecanismo responsable de la durabilidad del hormigón romano, para lo que produjo muestras de mezclado en caliente que incorporaban formulaciones antiguas y modernas, las agrietó e hizo correr agua por ellas.
Tras dos semanas, esas aberturas se habían curado por completo y el agua ya no podía fluir, sin embargo, un trozo idéntico de hormigón fabricado sin cal viva nunca se curó y el agua siguió fluyendo por la muestra.
Masic considera que “es emocionante pensar en cómo estas fórmulas de hormigón más duraderas podrían ampliar no solo la vida útil de estos materiales, sino también cómo podría mejorar la durabilidad de las fórmulas de hormigón impresas en 3D“.
Con una vida útil extendida y el desarrollo de formas de hormigón más livianas, los autores confían en que estos esfuerzos puedan ayudar a reducir el impacto ambiental de la producción de cemento, que actualmente representa alrededor del 8 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero.
Junto con otras formulaciones nuevas, como un posible hormigón que pueda absorber dióxido de carbono del aire, se podrían introducir mejoras para ayudar a reducir el impacto climático global de este material esencial en la construcción.
Referencia
Seymour, L. et al., Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete. Science Advances (2023).