I ricercatori hanno cercato per decenni di svelare il segreto di questo antico materiale da costruzione ultra resistente, soprattutto in strutture che hanno sopportato condizioni particolarmente difficili, come moli, canali sotterranei e argini, o strutture costruite su siti sismicamente attivi.

Gli antichi romani erano maestri di ingegneria e costruzione, poiché i loro acquedotti, edifici e porti in molti casi sono sopravvissuti per due secoli. Un team di scienziati ha esaminato il calcestruzzo che hanno utilizzato e ritiene di aver trovato la chiave: calce viva.

Pubblicato un nuovo studio Progresso scientifico Firmato da ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT), Harvard University e laboratori in Italia e Svizzera, ha portato alla luce antiche strategie di produzione concreta che contenevano diverse importanti funzionalità.

Per molti anni si è creduto che la chiave della durabilità di questo calcestruzzo fosse basata su un ingrediente, il materiale pozzolanico, una cenere vulcanica della zona di Pozzuoli, nel Golfo di Napoli, Italia, a cui si riferivano le storie. architetti e storici del tempo.

Tuttavia, quegli antichi campioni contenevano anche minuscole e distintive caratteristiche minerali bianche brillanti su scala millimetrica, da tempo riconosciute come un componente onnipresente del cemento romano.

Spesso indicati come “clasti di calce”, questi pezzi bianchi provengono dalla calce, un altro componente importante della vecchia miscela di calcestruzzo.

Tali avanzi sono stati fino ad ora considerati mere prove di una miscelazione incurante o di materie prime di scarsa qualità, ha spiegato il MIT in una nota.

Tuttavia, il nuovo studio suggerisce che questi minuscoli calcari hanno conferito al calcestruzzo una capacità di autoguarigione finora sconosciuta.

Uno dei firmatari dello studio, Admir Masic del MIT, ha commentato che se “i romani si sono impegnati così tanto per realizzare un materiale da costruzione eccezionale, perché dovrebbero impegnarsi così poco per garantire la produzione di un prodotto finale ben miscelato?” , quindi ho pensato che ci dovesse essere un motivo.

Dopo un’ulteriore caratterizzazione dei cladi calcarei, utilizzando tecniche di imaging multiscala e mappatura chimica ad alta risoluzione, i ricercatori hanno ottenuto nuove informazioni sulla potenziale funzionalità di questi cladi calcarei.

Storicamente, quando la calce è stata incorporata nel calcestruzzo romano, si credeva che si combinasse con l’acqua per formare un materiale pastoso altamente reattivo in un processo noto come tempra, ma quel processo da solo potrebbe spiegare la presenza dei clasti di calce non spiegare .

Quindi il team si è chiesto se i romani avrebbero potuto usare la calce viva, che è una forma più reattiva del materiale. Hanno studiato campioni di vecchio cemento e determinato che le particelle bianche erano effettivamente costituite da varie forme di carbonato di calcio.

L’esame spettroscopico ha dimostrato che si erano formati a temperature estreme, come ci si aspetterebbe dalla reazione esotermica causata dall’uso di calce viva al posto o in aggiunta alla calce spenta nella miscela.

Il mix caldo, secondo il team, era in realtà “la chiave del carattere supersostenibile” del cemento a causa di due fattori spiegati da Masic.

Da un lato, quando il calcestruzzo nel suo complesso viene riscaldato ad alte temperature, si attiva una chimica che non sarebbe possibile se si utilizzasse solo calce spenta, producendo composti associati a quelle temperature che altrimenti non si formerebbero.

Inoltre, l’aumento della temperatura riduce notevolmente i tempi di indurimento e indurimento tutte le reazioni sono accelerate, consentendo una costruzione molto più rapida.

Il team ha deciso di dimostrare che questo era il meccanismo responsabile della durabilità del calcestruzzo romano prelevando campioni di miscela a caldo con formulazioni antiche e moderne, rompendoli e facendo scorrere acqua attraverso di essi.

Dopo due settimane, quelle lacune si erano completamente rimarginate e non poteva più scorrere acqua, ma un pezzo identico di cemento senza calce viva non si era mai indurito e l’acqua continuava a scorrere attraverso il campione.

Masic ci pensò su “È emozionante pensare a come queste formulazioni concrete più sostenibili possano non solo prolungare la vita di questi materiali, ma anche come può migliorare la durabilità delle formulazioni di calcestruzzo stampate in 3D”.