Scoperto il segreto del calcestruzzo super resistente usato dagli antichi Romani: la ricerca
I monumenti dell'antica Roma realizzati utilizzando il calcestruzzo sembrano essere eterni: finalmente risolto il mistero della longevità di questo materiale, in grado di resistere ai millenni.
Il calcestruzzo usato nell'antica Roma è incredibilmente durevole
Science Advances
Inutile negarlo, gli antichi Romani erano esperti architetti, tanto che molti dei loro monumenti ed edifci sono sopravvissuti sino ai giorni nostri. La maggior parte di questi, come il Colosseo e il Pantheon di Roma, in Italia, sono stati realizzati utilizzando calcestruzzo, materiale da costruzione composto da una miscela di sabbia, ghiaia, acqua e legante. Per non parlare degli antichi acquedotti, alcuni dei quali continuano a fornire l'acqua alla città di Roma. Per molti anni, i ricercatori hanno cercato di capire quale fosse il segreto di questo super materiale così resistente e un nuovo studio è riuscito a scoprire qualcosa in più al riguardo, facendo degli importanti passi avanti sulla comprensione di questo mistero.
Il team internazionale, composto dai ricercatori dell'Università di Harvard, del MIT e di laboratori svizzeri e italiani ha scoperto che l'antico calcestruzzo veniva prodotto in modo da tale da contemplare una strategia di autoriparazione. In precedenza, gli esperti ritenevano che il segreto della resistenza di questo materiale fosse da imputare alla cenere vulcanica di Pozzuoli, situata nel Golfo di Napoli, Italia, che veniva inviata all'intero Impero Romano per essere impiegata nelle costruzioni e che molti testi dell'epoca descrivono come un elemento cruciale per il calcestruzzo. "I cementi dell’antica Roma sono sopravvissuti per millenni, ma le intuizioni meccanicistiche sulla loro durabilità rimangono un enigma" si legge nello studio.
Clasti di calce scoperti nel calcestruzzo dell'antica Roma
Science Advances
Il team ha preso in analisi dei campioni che, a un'analisi più meticolosa, risultano contenere anche dei minuscoli clasti di calce, che sono presenti nella totalità dei cementi romani. Sono piccoli elementi color bianco brillante che derivano dalla calce, anch'esso ampiamente utilizzato nella miscela del cemento antico. Tuttavia, come nota il primo autore della ricerca Admir Masico, sono assenti nel calcestruzzo utilizzato oggi: “Questi non si trovano nelle moderne formulazioni di calcestruzzo, quindi perché sono presenti in questi materiali antichi?”
Prima dello studio, erano considerati dei semplici elementi di scarsa qualità per la miscelazione del cemento, ma il team ha dimostrato una realtà diversa: sono proprio i piccoli clasti di calce a donare al calcestruzzo la capacità di autoripararsi, aspetto precedentemente ignorato. "L'idea che la presenza di questi clasti di calce fosse semplicemente attribuita a un controllo di qualità scadente mi ha sempre dato fastidio. Se i romani si impegnavano così tanto per creare un materiale da costruzione eccezionale, seguendo tutte le ricette dettagliate che erano state ottimizzate nel corso di molti secoli, perché avrebbero dovuto impegnarsi così poco per garantire la produzione di un prodotto finale ben miscelato? Ci deve essere altro in questa storia” ha chiarito Masic.
Dopo aver mappato chimicamente i clasti di calce e usato tecniche di imaging ad alta risoluzione, il team ha ottenuto nuovi dati su questi componenti sottovalutati del calcestruzzo. La convinzione comune era che la calce, prima di essere aggiunta nel cemento romano, fosse miscelata con l'acqua per renderla reattiva, ma questo non poteva essere sufficiente a spiegare la presenza dei clasti calcarei.
Ecco qual è il segreto del calcestruzzo degli antichi Romani
FeaturedPics/Wikimedia commons - CC BY-SA 4.0
Così, Masic si domandò se i romani non avessero impiegato direttamente la calce viva, ovvero la sua forma più reattiva. Esaminando gli antichi campioni di calcestruzzo, lui e i suoi colleghi sono giunti alla conclusione che i calci erano composti da diverse forme di carbonato di calcio, formatesi a temperature molto elevate. Questo combacia con l'ipotesi dell'impiego di calce viva, che ha prodotto una reazione esotermica una volta aggiunta alla miscela. Il team ha così scoperto che il segreto della longevità del calcestruzzo è la miscelazione a caldo, che lo rende super resistente e duraturo. Questo avrebbe due vantaggi, secondo Masic: “In primo luogo, quando il calcestruzzo complessivo viene riscaldato a temperature elevate, consente sostanze chimiche che non sarebbero possibili se si utilizzasse solo calce spenta. In secondo luogo, questo aumento della temperatura riduce significativamente i tempi di indurimento e presa poiché tutte le reazioni sono accelerate, consentendo una costruzione molto più rapida”.
Nella miscelazione a caldo, i clasti di calce producono una struttura fragile, creando una fonte di calcio reattiva e fracilmente distruttibile. Quando iniziano a formarsi delle crepe nel calcestruzzo, il materiale reagisce con l'acqua e dà vita a una soluzione satura di calcio, che può riempire le crepe, rimarginandole. Per provare questa teoria, gli autori hanno eseguito dei test in laboratorio, osservando le crepe volutamente provocate rimarginarsi nel giro di due settimane. Il prossimo passo sarà quello di brevettare questa antica variante di calcestruzzo rigenerata, al fine di ridurre l'impatto ambientale del cemento moderno.
