Finalmente sappiamo perché il cemento romano è così resistente.
Gli scienziati dei materiali hanno lavorato con archeologi e storici per molti anni, tentando di svelare gli affascinanti segreti delle tecnologie e delle tecniche di fabbricazione del calcestruzzo dell’Impero Romano, che hanno permesso ai Romani di costruire alcuni dei monumenti più duraturi che il mondo abbia mai visto. In un nuovo studio i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology e dell’Università di Harvard, assistiti da esperti di laboratori in Germania e Svizzera, hanno rivelato quello che ritengono sia il fatto chiave che spiega perché il calcestruzzo romano fosse di così alta qualità. Tra le loro più grandi realizzazioni, gli antichi romani perfezionarono l’arte di costruire su larga scala . I loro architetti e ingegneri costruirono una complessa ed estesa rete di strade , acquedotti , ponti , porti, stadi ed edifici pubblici che sono sopravvissuti in gran parte fino ai giorni nostri. Le formule concrete romane sono un argomento affascinante dal punto di vista storico, ma da una prospettiva pratica ciò che i romani sapevano potrebbe plausibilmente aiutare a migliorare le metodologie di produzione del calcestruzzo anche oggi. I ricercatori hanno investito molto tempo ed energie nello studio delle strutture in calcestruzzo romane , analizzando attentamente i campioni nel tentativo di identificare i loro ingredienti più essenziali. Gli esperti hanno fatto un’altra importante scoperta sulle tecniche di costruzione del cemento romano che aiuta a spiegare la straordinaria durata delle loro strutture. E cosa abbastanza interessante, ancora una volta è stato dimostrato che un materiale unico a base di calce ha fatto la differenza decisiva. Come i romani manipolarono la chimica per produrre il calcestruzzo più durevole della storia.
Per molto tempo, i ricercatori sono stati convinti che un tipo speciale di cenere vulcanica inclusa nel calcestruzzo romano fosse la ragione principale della sua durata. Il tipo di cenere in questione era noto come cenere pozzolanica, poiché proveniva da eruzioni avvenute intorno alla città di Pozzuoli sul Golfo di Napoli. Questa cenere specifica era ampiamente utilizzata nei progetti di costruzione in tutto l’ Impero Romano , essendo ricercata per la sua composizione chimica dura e resistente . Ma questa cenere vulcanica non era interamente responsabile della durabilità del cemento romano. Durante un esame approfondito di diversi campioni, i ricercatori hanno scoperto che le antiche metodologie di produzione del calcestruzzo includevano quelle che chiamano “funzionalità chiave di autoguarigione”. Ciò a cui si riferisce questa terminologia sono minuscoli pezzi di minerale bianco brillante noti come “clasti di calce” che si possono trovare in abbondanza nel cemento romano. In precedenza, si riteneva che questi pezzi di calce indurita fossero contaminanti che non svolgevano un ruolo essenziale nella formula del calcestruzzo. Ma non tutti erano concordi. Gli scienziati hanno utilizzato tecniche di imaging ad alta risoluzione e mappatura chimica sperimentate al MIT per esaminare i clasti di calce a livello molecolare. Quando lo hanno fatto, hanno trovato segni rivelatori che mostrano che i clasti erano stati sottoposti a calore elevato, che se applicato al calcare produce una sostanza nota come calce viva. La calce viva è stata creata intenzionalmente come ingrediente aggiuntivo nel cemento e non era affatto un contaminante indesiderato. “I vantaggi della miscelazione a caldo sono duplici”, ha osservato Masic. “In primo luogo, quando il calcestruzzo complessivo viene riscaldato a temperature elevate, consente sostanze chimiche che non sono possibili se si utilizza solo calce spenta [miscelata a freddo], producendo composti associati ad alta temperatura che altrimenti non si formerebbero. In secondo luogo, questa temperatura aumentata riduce significativamente i tempi di indurimento e presa poiché tutte le reazioni sono accelerate, consentendo una costruzione molto più rapida. Come risultato del processo di miscelazione a caldo, i clasti di calce prodotti erano piuttosto fragili, tanto che quando qualcosa provocava l’inizio della fessurazione del calcestruzzo, la forza veniva trasferita ai clasti di calce, che a loro volta iniziavano a rompersi. Incredibilmente, i clasti di calce sgretolati reagirebbero quindi con l’acqua che penetra nel calcestruzzo attraverso le fessure, creando una soluzione satura di calcio che si indurirebbe per riempire tutte le fessure del calcestruzzo e reagirebbe con i materiali pozzolanici per aggiungere ulteriore resistenza ai blocchi. In altre parole, i clasti di calce avrebbero automaticamente “guarito” il calcestruzzo ogni volta che le forze della natura minacciassero di romperlo. Per testare le loro conclusioni sulle capacità di autoguarigione dei clasti di calce, i ricercatori hanno prodotto campioni di calcestruzzo miscelato a caldo utilizzando formule sia dell’antica Roma che moderne per la produzione di calcestruzzo. Hanno quindi rotto apposta i vari campioni e versato acqua attraverso le fessure per vedere cosa sarebbe successo. Proprio come previsto, dopo non più di due settimane i blocchi incrinati realizzati con calcestruzzo dell’Impero Romano sono completamente guariti e non erano più vulnerabili alla penetrazione dell’acqua. Al contrario, i campioni realizzati con le moderne formule di calcestruzzo sono rimasti incrinati e si sarebbero ulteriormente deteriorati se sottoposti a un flusso d’acqua continuo.
