I ricercatori hanno cercato di svelare i segreti di questi materiali da costruzione antichi incredibilmente durevoli per decenni, specialmente in strutture che hanno resistito a condizioni estremamente difficili, come moli, canali sotterranei e argini, o quelle costruite in siti sismicamente attivi.

Gli antichi romani erano maestri di ingegneria e costruzione, poiché i loro acquedotti, edifici e porti sopravvissero, nella maggior parte dei casi, per due secoli. Un team di scienziati ha esaminato il calcestruzzo utilizzato e ritiene di aver trovato la chiave: calce viva.

È stato pubblicato un nuovo studio I progressi della scienza Firmato dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT), dell’Università di Harvard e dai laboratori in Italia e Svizzera, ha scoperto un’antica strategia di produzione concreta che combina diverse funzioni chiave.

Per molti anni si è creduto che la chiave della durabilità del calcestruzzo fosse basata sulla sostanza, materiale pozzolanico, la cenere vulcanica della zona di Pozzuoli, sul Golfo di Napoli (Italia), a cui si riferisce la storia. architetti e storici dell’epoca.

Tuttavia, gli antichi campioni contenevano anche le caratteristiche su piccola scala millimetrica del minerale bianco brillante, che è stato a lungo riconosciuto come un componente onnipresente del calcestruzzo romano.

Queste scaglie bianche, spesso denominate “calce di classe”, derivano dalla calce, un altro componente chiave del vecchio impasto cementizio.

I resti sono stati finora considerati prove di miscelazione negligente o di materie prime di bassa qualità, ha spiegato il MIT in una nota.

Tuttavia, nuovi studi dimostrano che questi minuscoli frammenti di calce conferiscono al calcestruzzo una capacità di autoguarigione finora sconosciuta.

Uno dei firmatari dello studio, Admir Masic del MIT, ha osservato che se “i romani hanno fatto di tutto per fabbricare materiali da costruzione straordinari, perché si sono impegnati 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 della classe calcarea, utilizzando tecniche di imaging multiscala e mappatura chimica ad alta risoluzione, i ricercatori hanno ottenuto nuove informazioni sulla potenziale funzione di questa classe calcarea.

Storicamente, si è ipotizzato che quando la calce è stata incorporata nel calcestruzzo romano, sia stata prima combinata con l’acqua per formare un materiale pastoso altamente reattivo in un processo noto come schiacciamento, ma quel processo da solo non può spiegare la presenza di scaglie di calce.

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

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

Mix caldo, secondo il team, in realtà “la chiave delle proprietà altamente durevoli del calcestruzzo”. a causa di due fattori spiega Masic.

Da un lato, quando il calcestruzzo nel suo complesso viene riscaldato a temperature elevate, consente una chimica che non sarebbe possibile se si utilizzasse solo calce spenta, ottenendo composti associati a quelle temperature che non si formerebbero.

Inoltre, l’aumento della temperatura riduce notevolmente i tempi di polimerizzazione e presa tutte le reazioni sono velocizzate, consentendo una costruzione più rapida.

Il team ha deciso di dimostrare che questo era il meccanismo responsabile della durabilità del calcestruzzo romano producendo un campione di miscela a caldo che combina formulazioni antiche e moderne, rompendolo e facendo scorrere l’acqua attraverso di esso.

Dopo due settimane l’apertura era completamente cicatrizzata e l’acqua non poteva più defluire, ma lo stesso pezzo di cemento realizzato senza calce non si è mai cicatrizzato e l’acqua ha continuato a scorrere attraverso il provino.

Masic ci pensò su “È molto interessante pensare a come queste formulazioni di calcestruzzo più durevoli possano estendere non solo la vita utile di questi materiali, ma anche come può aumentare la durata delle formulazioni di calcestruzzo stampate in 3D”.