Finalmente sabemos por que o concreto romano antigo era tão durável: WebCuriosos

Os antigos romanos eram mestres de construção e engenharia, talvez mais famosamente representados pelos aquedutos. E aquelas maravilhosas ainda funcionais dependem de um material de construção exclusivo: concreto pozolânico, um concreto espetacularmente durável que dava às estruturas romanas sua força incrível.

Ainda hoje, uma de suas estruturas – o panteão, ainda intacta e quase 2.000 anos – detém o recorde do maior cúpula do mundo de concreto não reforçado.

As propriedades deste concreto geralmente foram atribuídas aos seus ingredientes: Pozzolana, uma mistura de cinzas vulcânicas – em homenagem à cidade italiana de Pozzuoli, onde um depósito significativo pode ser encontrado – e Lima. Quando misturados com água, os dois materiais podem reagir para produzir concreto forte.

Mas isso, como se vê, não é a história toda. Em 2023, uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) descobriu que não apenas os materiais são ligeiramente diferentes do que podemos ter pensado, mas as técnicas usadas para misturá -las também eram diferentes.

As armas de fumar eram pequenas, pedaços brancos de cal que podem ser encontrados no que parece ser concreto bem misturado. A presença desses pedaços havia sido atribuída anteriormente a más misturas ou materiais, mas isso não fazia sentido ao Admirir Materiais do Materiais do MIT do MIT.

“A ideia de que a presença desses clastos de limão foi simplesmente atribuída ao controle de baixa qualidade sempre me incomodou”. Masic disse Em janeiro de 2023.

“Se os romanos se esforçaram tanto para criar um material de construção excepcional, seguindo todas as receitas detalhadas que foram otimizadas ao longo de muitos séculos, por que eles se esforçariam tão pouco para garantir a produção de um produto final bem misturado ?

Masic e a equipe, liderados pela engenheiro civil do MIT Linda Seymour, estudaram cuidadosamente amostras de concreto romano de 2.000 anos do sítio arqueológico do Privernum na Itália.

Essas amostras foram submetidas a microscopia eletrônica de varredura de grande área, espectroscopia de raios-X dispersiva em energia, difração de raios-X em pó e imagem confocal de Raman para obter uma melhor compreensão dos clastos de cal.

Uma das perguntas em mente foi a natureza do limão usado. O entendimento padrão do concreto pozzolânico é que ele usa limão de abate. Primeiro, o calcário é aquecido em altas temperaturas para produzir um pó cáustico altamente reativo chamado cal vivaou óxido de cálcio.

A mistura rápida com água produz limão de abate ou hidróxido de cálcio: uma pasta um pouco menos reativa e menos cáustica. Segundo a teoria, era esse limão de abate que os romanos antigos misturavam com o Pozzolana.

Com base na análise da equipe, os clastos de cal em suas amostras não são consistentes com esse método. Em vez disso, o concreto romano provavelmente foi feito misturando o Quicklime diretamente com o pozzolana e a água a temperaturas extremamente altas, por si só ou além do limão de abate, um processo que a equipe chama de 'mixagem a quente' que resulta nos clastos de limão.

“Os benefícios da mistura a quente são duplos”. Masic disse.

“Primeiro, quando o concreto geral é aquecido a altas temperaturas, permite químicas que não são possíveis se você usou apenas limão de abate, produzindo compostos associados a alta temperatura que não se formariam. Segundo, essa temperatura aumentada reduz significativamente a cura e a configuração tempos desde que todas as reações são aceleradas, permitindo uma construção muito mais rápida “.

E tem outro benefício: os clastos de cal dão ao concreto notável habilidades de autocura.

Quando as rachaduras se formam no concreto, elas viajam preferencialmente para os clastos de cal, que têm uma área de superfície mais alta do que outras partículas na matriz. Quando a água entra na rachadura, reage com o limão para formar uma solução rica em cálcio que seca e endurece como carbonato de cálcio, colando a rachadura novamente e impedindo que ela se espalhe ainda mais.

Esse foi observado Em concreto de outro local de 2.000 anos, a tumba de Caecilia Metella, onde rachaduras no concreto foram preenchidas com calcita. Também poderia explicar por que o concreto romano de paredão construído há 2.000 anos sobreviveu intacto por milênios, apesar da agressão constante do oceano.

Assim, a equipe testou suas descobertas fazendo concreto pozolânico de receitas antigas e modernas usando o Quicklime. Eles também fizeram um concreto de controle sem limites rápidos e realizaram testes de crack. Com certeza, o concreto rápido rachado foi totalmente curado em duas semanas, mas o concreto de controle permaneceu rachado.

A equipe agora está trabalhando para comercializar seu concreto como uma alternativa mais ecológica aos concretos atuais.

“É emocionante pensar em como essas formulações de concreto mais duráveis ​​podem expandir não apenas a vida útil desses materiais, mas também como isso poderia melhorar a durabilidade das formulações concretas impressas em 3D”. Masic disse.

A pesquisa foi publicada em Avanços científicos.

Uma versão deste artigo foi publicada pela primeira vez em janeiro de 2023.