El hormigón secreto de la Roma eterna
![[Img #26314]](https://latribunadelpaisvasco.com/upload/images/08_2024/9756_unnamed.png)
En una sociedad como la nuestra donde casi todo, ideas políticas, ciencia, filosofía, religión, cultura, belleza, obras de arte, patrimonio, está sometido a revisión por los grupos “woke” y “anti” como si la realidad y la historia fueran algo volátil y tuvieran que adaptarse a sus deseos, es bueno recordar que en el mundo hay cosas sólidas y perennes, por mal que les pese a algunos.
Por eso hoy, en vez de hablar de política vamos a contar la historia de dos sorprendentes descubrimientos científicos modernos que acreditan el nivel de los ingenieros de la antigua Roma, y sus logros técnicos de hace dos mil años, que nos ofrecen ideas aplicables al mundo moderno.
En esta época de vacaciones quizás los lectores visiten tierras que un día formaron parte del gran imperio romano y puedan observar los imponentes monumentos erigidos durante sus siglos de gloria, estructuras que parecen desafiar al tiempo como si hubieran sido construidos para ser eternas.
De hecho, se ha descubierto que el hormigón romano que los sustenta al aire libre es casi eterno, porque parece poseer la capacidad de "autorrepararse”.
Un hormigón al aire libre que se “autorrepara”
Los romanos emplearon en su época técnicas de fabricación del hormigón con las que consiguieron una masa ultrarresistente. Se había pensado que la clave de esa resistencia y durabilidad de su hormigón se debía al uso sistemático de la puzolana, una ceniza volcánica proveniente de Pozzuoli, en las faldas del Vesubio.
Se sabía que este tipo de ceniza, tras reaccionar con el hidróxido de calcio, formaba un compuesto hidráulico similar a los que se generan hoy en dia durante la hidratación del “clinker” del cemento (un producto granulado que se forma a partir de la calcinación de la caliza, la arcilla y otros compuestos).
Se creía que era el uso de la puzolana lo que confería al hormigón romano una gran resistencia. Pero un estudio moderno demuestra que el secreto de la durabilidad del mismo es más sorprendente y se halla no solo en el uso de los cenizas puzolánicas, sino en la hasta ahora ignorada presencia en la mezcla del hormigón de granos de unas sustancias minerales blancas, brillantes y casi imperceptibles, denominadas “clastos de cal”. Estos diminutos clastos proporcionaron al hormigón una capacidad de autorreparación inexistente en los hormigones modernos.
Para aclarar cómo la presencia de los clastos afecta a la conservación del hormigón, los científicos analizaron el hormigón romano utilizando todos los medios y técnicas que facilita la ciencia moderna para analizar materiales.
Anteriormente pensaban que la cal utilizada para fabricarlo había sido mezclada previamente con agua, aunque este proceso no podía explicar la posterior presencia en la mezcla de los “clastos de cal”. Los investigadores comprobaron que estas inclusiones blancas contenían carbonato de sílice y que este compuesto se había necesariamente formado a temperaturas extremas mediante una reacción exotérmica, producida por el uso de cal viva en lugar de (o,además de) la cal apagada al realizar mezcla.
Según afirmaron en su estudio, “durante el proceso de mezcla en caliente, los clastos de cal desarrollan una arquitectura de nanopartículas característicamente frágil que crea una fuente de calcio fácilmente fracturable y reactiva" en la mezcla del hormigón romano.
Según los científicos, precisamente, esa arquitectura frágil es la fuente interna de calcio la que otorga al hormigón romano la capacidad de regenerarse cuando se fractura. Gracias a la misma, cuando se forman pequeñas grietas, al circular agua o condensarse humedad en las mismas, estas fisuras se autorreparan antes de que pudieran extenderse y amenazar la estabilidad de la construcción.
El mecanismo es simple: la mezcla del hormigón romano puede reaccionar con agua, creando una solución saturada de calcio que puede recristalizar como carbonato de calcio y llenar rápidamente cualquier grieta para fortalecer la mezcla.
Así que cuando el lector visite las antiguas ciudades romanas y vea sus grandes edificios y obras públicas recuerde que pese a tener dos milenios son superiores a muchas construcciones modernas en su capacidad de enfrentarse al paso de los siglos, pues el hormigón romano para obras al aire libre es capaz de autorrepararse.
Un hormigón bajo el agua cada vez más fuerte
Pero existe otro tipo de hormigón romano con una cualidad aún más sorprendente. Un equipo internacional de investigadores descubrió hace pocos años que un dique marino de hormigón romano ha pasado incólume los últimos veinte siglos sumergido en el mar no solo por estar bien construido, como ya se suponía, sino porque, en contra de toda lógica, es cada vez más resistente.
Según su estudio, “los antiguos romanos fabricaban hormigón para las estructuras submarinas mezclando cal y ceniza volcánica para formar mortero, y este mortero y toba volcánica se compactaban en moldes de madera. El contacto con el agua de mar desencadenaba instantáneamente una reacción química caliente. La cal se hidrataba (incorporando moléculas de agua a su estructura) y reaccionaba con la ceniza para cementar toda la mezcla”.
Los científicos comprobaron que “el hormigón romano difiere del moderno en varios aspectos esenciales. Uno es el tipo de “pegamento” que une los componentes del hormigón. En el hormigón moderno hecho con cemento Portland, este es un compuesto de calcio, silicatos e hidratos (CSH)”.
“El hormigón romano produce un compuesto significativamente diferente, con aluminio y menos silicio. El silicato resultante de calcio y aluminio hidratado (CASH) es un aglutinante excepcionalmente estable”.
Para los científicos ”la forma específica en que el aluminio sustituye al silicio en el CASH es la clave para la cohesión y la resistencia milenaria del hormigón romano en el agua del mar. En teoría, el CSH en el hormigón fabricado con cemento Portland se asemeja en sus propiedades a una combinación de dos minerales estratificados naturales, llamados tobermorita y jennita.”
Sin embargo, “en los morteros de todos los hormigones romanos de agua de mar estudiados aparece tobermorita aluminosa, el secreto de su duración ilimitada.”
Los muros eternos de una central nuclear
Para que nos hagamos una idea de la importancia de la tobermorita aluminosa en el milenario hormigón romano de cara a su resistencia cada vez mayor, nada mejor que analizar el reciente descubrimiento del efecto de la formación natural de la misma en los gruesos muros de hormigón de una planta de energía nuclear fuera de servicio en Japón. En concreto, la planta de energía nuclear de Hamaoka, que operó de 1976 a 2009.
Según investigadores de la Universidad de Nagoya, la formación de tobermorita aluminosa aumentó la resistencia de las paredes de la central nuclear más de tres veces respecto a su resistencia de diseño,
"Descubrimos que los hidratos de cemento y los minerales formadores de rocas reaccionaban de manera similar a lo que sucede en el hormigón romano, aumentando significativamente la resistencia de las paredes de la planta nuclear". Encontraron que la tobermorita aluminosa se formó de forma natural en las paredes de hormigón de un reactor nuclear cuando se mantuvieron temperaturas de 40-55° C durante 16,5 años.
Los análisis en profundidad mostraron que las paredes muy gruesas del reactor podían retener la humedad. Los minerales utilizados para hacer el hormigón reaccionaron en presencia de esta agua, aumentando la disponibilidad de iones de silicio y aluminio y el contenido de álcali de la pared. Esto finalmente condujo a la formación natural de tobermorita aluminosa.
Los científicos, aprovechando las pistas que nos da la arquitectura romana, están buscando en varios laboratorios, como el Centro Tecnológico Tecnalia en el País Vasco (ver enlace), formas de hacer que el hormigón actual sea más duradero, barato y ecológico inspirándose en los resultados del hormigón de la Roma eterna, prueba de que hay cosas perennes porque están bien hechas, con arte, conocimientos y paciencia.
Arturo Ignacio Aldecoa Ruiz. Apoderado en las Juntas Generales de Bizkaia 1999 – 2019 / Químico físico.
Más información en la red:
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1602
https://www.tecnalia.com/blog/tobermorita-clave-durabilidad-hormigon
https://historia.nationalgeographic.com.es/a/revelado-secreto-gran-resistencia-hormigon-romano_17299
En una sociedad como la nuestra donde casi todo, ideas políticas, ciencia, filosofía, religión, cultura, belleza, obras de arte, patrimonio, está sometido a revisión por los grupos “woke” y “anti” como si la realidad y la historia fueran algo volátil y tuvieran que adaptarse a sus deseos, es bueno recordar que en el mundo hay cosas sólidas y perennes, por mal que les pese a algunos.
Por eso hoy, en vez de hablar de política vamos a contar la historia de dos sorprendentes descubrimientos científicos modernos que acreditan el nivel de los ingenieros de la antigua Roma, y sus logros técnicos de hace dos mil años, que nos ofrecen ideas aplicables al mundo moderno.
En esta época de vacaciones quizás los lectores visiten tierras que un día formaron parte del gran imperio romano y puedan observar los imponentes monumentos erigidos durante sus siglos de gloria, estructuras que parecen desafiar al tiempo como si hubieran sido construidos para ser eternas.
De hecho, se ha descubierto que el hormigón romano que los sustenta al aire libre es casi eterno, porque parece poseer la capacidad de "autorrepararse”.
Un hormigón al aire libre que se “autorrepara”
Los romanos emplearon en su época técnicas de fabricación del hormigón con las que consiguieron una masa ultrarresistente. Se había pensado que la clave de esa resistencia y durabilidad de su hormigón se debía al uso sistemático de la puzolana, una ceniza volcánica proveniente de Pozzuoli, en las faldas del Vesubio.
Se sabía que este tipo de ceniza, tras reaccionar con el hidróxido de calcio, formaba un compuesto hidráulico similar a los que se generan hoy en dia durante la hidratación del “clinker” del cemento (un producto granulado que se forma a partir de la calcinación de la caliza, la arcilla y otros compuestos).
Se creía que era el uso de la puzolana lo que confería al hormigón romano una gran resistencia. Pero un estudio moderno demuestra que el secreto de la durabilidad del mismo es más sorprendente y se halla no solo en el uso de los cenizas puzolánicas, sino en la hasta ahora ignorada presencia en la mezcla del hormigón de granos de unas sustancias minerales blancas, brillantes y casi imperceptibles, denominadas “clastos de cal”. Estos diminutos clastos proporcionaron al hormigón una capacidad de autorreparación inexistente en los hormigones modernos.
Para aclarar cómo la presencia de los clastos afecta a la conservación del hormigón, los científicos analizaron el hormigón romano utilizando todos los medios y técnicas que facilita la ciencia moderna para analizar materiales.
Anteriormente pensaban que la cal utilizada para fabricarlo había sido mezclada previamente con agua, aunque este proceso no podía explicar la posterior presencia en la mezcla de los “clastos de cal”. Los investigadores comprobaron que estas inclusiones blancas contenían carbonato de sílice y que este compuesto se había necesariamente formado a temperaturas extremas mediante una reacción exotérmica, producida por el uso de cal viva en lugar de (o,además de) la cal apagada al realizar mezcla.
Según afirmaron en su estudio, “durante el proceso de mezcla en caliente, los clastos de cal desarrollan una arquitectura de nanopartículas característicamente frágil que crea una fuente de calcio fácilmente fracturable y reactiva" en la mezcla del hormigón romano.
Según los científicos, precisamente, esa arquitectura frágil es la fuente interna de calcio la que otorga al hormigón romano la capacidad de regenerarse cuando se fractura. Gracias a la misma, cuando se forman pequeñas grietas, al circular agua o condensarse humedad en las mismas, estas fisuras se autorreparan antes de que pudieran extenderse y amenazar la estabilidad de la construcción.
El mecanismo es simple: la mezcla del hormigón romano puede reaccionar con agua, creando una solución saturada de calcio que puede recristalizar como carbonato de calcio y llenar rápidamente cualquier grieta para fortalecer la mezcla.
Así que cuando el lector visite las antiguas ciudades romanas y vea sus grandes edificios y obras públicas recuerde que pese a tener dos milenios son superiores a muchas construcciones modernas en su capacidad de enfrentarse al paso de los siglos, pues el hormigón romano para obras al aire libre es capaz de autorrepararse.
Un hormigón bajo el agua cada vez más fuerte
Pero existe otro tipo de hormigón romano con una cualidad aún más sorprendente. Un equipo internacional de investigadores descubrió hace pocos años que un dique marino de hormigón romano ha pasado incólume los últimos veinte siglos sumergido en el mar no solo por estar bien construido, como ya se suponía, sino porque, en contra de toda lógica, es cada vez más resistente.
Según su estudio, “los antiguos romanos fabricaban hormigón para las estructuras submarinas mezclando cal y ceniza volcánica para formar mortero, y este mortero y toba volcánica se compactaban en moldes de madera. El contacto con el agua de mar desencadenaba instantáneamente una reacción química caliente. La cal se hidrataba (incorporando moléculas de agua a su estructura) y reaccionaba con la ceniza para cementar toda la mezcla”.
Los científicos comprobaron que “el hormigón romano difiere del moderno en varios aspectos esenciales. Uno es el tipo de “pegamento” que une los componentes del hormigón. En el hormigón moderno hecho con cemento Portland, este es un compuesto de calcio, silicatos e hidratos (CSH)”.
“El hormigón romano produce un compuesto significativamente diferente, con aluminio y menos silicio. El silicato resultante de calcio y aluminio hidratado (CASH) es un aglutinante excepcionalmente estable”.
Para los científicos ”la forma específica en que el aluminio sustituye al silicio en el CASH es la clave para la cohesión y la resistencia milenaria del hormigón romano en el agua del mar. En teoría, el CSH en el hormigón fabricado con cemento Portland se asemeja en sus propiedades a una combinación de dos minerales estratificados naturales, llamados tobermorita y jennita.”
Sin embargo, “en los morteros de todos los hormigones romanos de agua de mar estudiados aparece tobermorita aluminosa, el secreto de su duración ilimitada.”
Los muros eternos de una central nuclear
Para que nos hagamos una idea de la importancia de la tobermorita aluminosa en el milenario hormigón romano de cara a su resistencia cada vez mayor, nada mejor que analizar el reciente descubrimiento del efecto de la formación natural de la misma en los gruesos muros de hormigón de una planta de energía nuclear fuera de servicio en Japón. En concreto, la planta de energía nuclear de Hamaoka, que operó de 1976 a 2009.
Según investigadores de la Universidad de Nagoya, la formación de tobermorita aluminosa aumentó la resistencia de las paredes de la central nuclear más de tres veces respecto a su resistencia de diseño,
"Descubrimos que los hidratos de cemento y los minerales formadores de rocas reaccionaban de manera similar a lo que sucede en el hormigón romano, aumentando significativamente la resistencia de las paredes de la planta nuclear". Encontraron que la tobermorita aluminosa se formó de forma natural en las paredes de hormigón de un reactor nuclear cuando se mantuvieron temperaturas de 40-55° C durante 16,5 años.
Los análisis en profundidad mostraron que las paredes muy gruesas del reactor podían retener la humedad. Los minerales utilizados para hacer el hormigón reaccionaron en presencia de esta agua, aumentando la disponibilidad de iones de silicio y aluminio y el contenido de álcali de la pared. Esto finalmente condujo a la formación natural de tobermorita aluminosa.
Los científicos, aprovechando las pistas que nos da la arquitectura romana, están buscando en varios laboratorios, como el Centro Tecnológico Tecnalia en el País Vasco (ver enlace), formas de hacer que el hormigón actual sea más duradero, barato y ecológico inspirándose en los resultados del hormigón de la Roma eterna, prueba de que hay cosas perennes porque están bien hechas, con arte, conocimientos y paciencia.
Arturo Ignacio Aldecoa Ruiz. Apoderado en las Juntas Generales de Bizkaia 1999 – 2019 / Químico físico.
Más información en la red:
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1602
https://www.tecnalia.com/blog/tobermorita-clave-durabilidad-hormigon
https://historia.nationalgeographic.com.es/a/revelado-secreto-gran-resistencia-hormigon-romano_17299
