Sale a la luz el ingrediente secreto del hormigón romano que hace que aguante siglos en pie

Los arquitectos actuales observan con estupor cómo las construcciones romanas continúan en pie después de siglos. Los investigadores llevan décadas tratando de descifrar el secreto del hormigón que utilizaban, en especial en estructuras que soportaban condiciones especialmente duras, como muelles, alcantarillas y diques, o las construidas en lugares sísmicamente activos.

El anfiteatro de Mérida, inaugurado en los años 16-15 antes de Cristo, el teatro romano de Cartagena, levantado entre los años 5 y 1 a.C. o el famoso Coliseo de Roma, que comenzó a construirse en el primer siglo después de Cristo, son algunos de los ejemplos de construcciones increíbles para la época y que, siglos después, siguen en su sitio.

El caso del Panteón, también en la capital italiana, es especialmente destacable, puesto que posee la cúpula de hormigón no reforzado más grande del mundo, que se encuentra en un perfecto estado a pesar de haber sido inaugurado en el año 128 d.C. Tras 19 siglos, la estructura no se ha derrumbado, mientras que las construcciones de hormigón moderno se han desmoronado décadas después de su levantamiento. Por tanto, ¿de qué estaba formado este hormigón para que resulte tan duradero?

Un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), la Universidad de Harvard y laboratorios de Italia y Suiza ha dado con la tecla. Tras examinar minuciosamente el hormigón que usaban creen que el ingrediente secreto es la cal viva.

Hasta ahora, se creía que la clave de esta durabilidad se basaba en el material puzolánico, una ceniza volcánica de la zona de Pozzuoli, en la bahía de Nápoles (Italia), a la que se referían los relatos de arquitectos e historiadores de la época. No obstante, esas muestras antiguas también contienen pequeños y distintivos rasgos de minerales blancos brillantes a escala milimétrica, que desde hace tiempo se reconocen como un componente omnipresente de los hormigones romanos.

A estos restos blanquecinos se les denominaba clastos de cal por provenir de este compuesto químico, componente clave de la antigua mezcla de hormigón. Estos restos se habían considerado una mera evidencia de mezclas descuidadas o materias primas de mala calidad, pero el estudio publicado en la revista Science Advances sugiere que esos diminutos clastos de cal le dieron al hormigón una capacidad de autorreparación hasta ahora desconocida.

«Desde que empecé a trabajar con el hormigón romano antiguo, siempre me han fascinado estas características –afirma el profesor de ingeniería civil y medioambiental del MIT Admir Masic, autor del estudio junto a la antigua estudiante de doctorado Linda Seymour y otros cuatro investigadores–. No se encuentran en las formulaciones de hormigón modernas, así que ¿por qué están presentes en estos materiales antiguos?».

Este hallazgo se ha llevado a cabo gracias a la caracterización detallada de los clastos de cal, utilizando imágenes multiescala de alta resolución y técnicas de mapeo químico pioneras en el laboratorio de investigación de Masic. Por ello, los investigadores han obtenido nuevos conocimientos sobre la funcionalidad potencial de estos clastos de cal.

Cal viva

Lo cierto es que ya se contaba con que la cal jugaba un papel en hormigón. Se había supuesto que cuando esta se incorporaba al hormigón romano, primero se combinaba con agua para formar un material pastoso altamente reactivo en un proceso conocido como apagado, pero ese proceso, por sí solo, no podía explicar la presencia de los clastos de cal.

Fue por esto por lo que el equipo de investigadores comenzó a preguntarse si los romanos podían haber usado cal viva, una forma más reactiva de este material. Al estudiar muestras antiguas pudieron observar que, en efecto, esas partículas blancas estaban formadas por diversas formas de carbonato cálcico. La mezcla en caliente de los compuestos fue, según explican los investigadores, «la clave de la naturaleza superdurable» del hormigón debido a dos factores explicó Masic.

Por un lado, cuando el hormigón se calienta a altas temperaturas permite una química que no sería posible si solo se utilizara cal apagada, produciendo compuestos asociados a esas temperaturas que de otro modo no se formarían. Además, el aumento de temperatura reduce los tiempos de curado y fraguado, ya que todas las reacciones se aceleran, lo que permite una construcción mucho más rápida.

Para probarlo, los científicos produjeron muestras de mezclado en caliente que incorporaban formulaciones antiguas y modernas, las agrietó e hizo correr agua por ellas. Dos semanas después, las aberturas se habían curado por completo y el agua ya no podía fluir, mientras que un trozo idéntico de hormigón fabricado sin cal viva nunca se curó y el agua siguió fluyendo por la muestra.