Estudio revela el secreto de durabilidad del cemento usado por los antiguos romanos

Ceniza volcánica, cal y agua del mar. Esa es la receta secreta del hormigón fabricado hace 2.000 años por los romanos y utilizado en estructuras portuarias que a día de hoy siguen en pie. Así se desprende de un estudio publicado el lunes por la revista American Mineralogist, y recogido por la agencia noticiosa Europa Press.

La investigación también ha inspirado una búsqueda de la fórmula original para que los fabricantes de hormigón moderno puedan fabricarlo como los romanos. Un equipo de investigadores que trabajan en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de Estados Unidos utilizó rayos X para estudiar muestras de hormigón romano -a raíz de un antiguo muelle y sitios de rompeolas- a escalas microscópicas para aprender más sobre la composición de sus cementos minerales.

El trabajo anterior del equipo en el Advanced Light Source (ALS) de Berkeley Lab, un centro de investigación de rayos X conocido como un sincrotrón, encontró que los cristales de tobermorita aluminosa, un mineral en capas, desempeñaron un papel clave en el fortalecimiento del hormigón, a medida que se desarrollaron en partículas de cal. El nuevo estudio está ayudando a los investigadores a reconstruir cómo y dónde se formó este mineral durante la larga historia de las estructuras de hormigón.

La investigación podría, en última instancia, conducir a una adopción más amplia de técnicas de fabricación de hormigón con menos impacto ambiental que los procesos modernos de fabricación de cemento portland, que requieren hornos de alta temperatura; un contribuyente significativo a las emisiones industriales del dióxido de carbono, que se suman a la acumulación de gases de efecto invernadero en la atmósfera de la tierra. Además, los investigadores sugieren que podría probarse una receta reformulada para el hormigón romano para aplicaciones tales como aljibes y otras estructuras frente al mar y puede ser útil para proteger los desechos peligrosos.

"En la ALS trazamos las microestructuras de cemento mineral -alerta la directora del estudio, Marie Jackson, profesora de Geología y Geofísica de la Universidad de Utah, en Estados Unidos-. Podemos identificar los diversos minerales y las intrigantes secuencias complejas de cristalización a la escala de micras". Jackson afirma que la cal -también conocida como óxido de calcio o CaO-, expuesta al agua de mar en la mezcla de hormigón romano, probablemente reaccionó a fondo con cenizas volcánicas al principio de la historia de las masivas estructuras portuarias.

Estudios previos mostraron cómo la tobermorita aluminosa cristalizó en los restos calcáreos durante un periodo de temperatura elevada. Los nuevos hallazgos sugieren que después de que la cal se consumió a través de estas reacciones químicas puzolánicas (llamadas así por la ceniza volcánica encontrada en la región de Pozzuoli, o Nápoles, Italia), comenzó un nuevo periodo de crecimiento mineral.

El nuevo crecimiento de la tobermorita aluminosa se asocia a menudo con cristales de phillipsita, otro mineral. Los minerales forman fibras finas y placas que hacen que el hormigón sea más resistente y menos susceptible a la fractura con el tiempo. Pueden explicar una antigua observación del científico romano Plinio el Viejo, que opinaba que el hormigón, "tan pronto como entra en contacto con las olas del mar y se sumerge, se convierte en una sola masa de piedra, inexpugnable a las olas y cada día más fuerte".