Svelato il segreto del cemento romano “autorigenerante”

Gli scienziati del MIT, dell'Università di Harvard e del Museo Archeologico di Priverno, hanno scoperto gli ingredienti chiave del cemento autorigenerante degli antichi romani

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Svelato il segreto del cemento romano "autorigenerante"
Svelato il segreto del cemento romano "autorigenerante"

Gli scienziati del MIT, dell’Università di Harvard e del Museo Archeologico di Priverno, hanno scoperto gli ingredienti chiave del cemento autorigenerante degli antichi romani.

Le strutture moderne

Anche dopo aver utilizzato tutte le più recenti tecnologie di costruzione, i nostri grattacieli e strutture moderni dovrebbero durare solo da 50 a 100 anni. Dopo questo periodo, non sono sicuri per l’uso e vengono generalmente demoliti dalle autorità.

Ad esempio, il grattacielo più alto del mondo all’inizio del XX secolo, il Singer Building, fu costruito nel 1908 e dopo 60 anni fu demolito. Si ritiene inoltre che l’edificio oggi più alto del mondo, il Burj Khalifa a Dubai, possa durare circa 100 anni.

Tuttavia, non stiamo dicendo che 100 anni è la data esatta di scadenza degli edifici, molte strutture, inclusi il Burj Khalifa, potrebbero durare oltre questo tempo. Il fatto è che da 50 a 100 anni è la durata stimata e prevista degli edifici moderni, secondo gli esperti di costruzione.

Allora, come mai antiche strutture romane come il tempio Maison Carrée (2.021 anni), il Colosseo (1.951 anni) e il Pantheon (1.898 anni) sono ancora davanti ai nostri occhi? A differenza della maggior parte delle strutture moderne, questi edifici sono stati al centro di battaglie, tempeste, terremoti, guerre mondiali e molti altri eventi disastrosi.



Gli antichi romani non avevano macchine o tecnologie di costruzione supersofisticate. Allora come hanno creato queste antiche meraviglie che sono sopravvissute per così tanto tempo? Bene, un team di ricercatori internazionali ha trovato la risposta a questa domanda.

Gli ingredienti chiave

Secondo i ricercatori, gli antichi romani in qualche modo hanno scoperto la ricetta per realizzare il cemento più forte e durevole di sempre e potrebbe ancora aiutarci a costruire edifici duraturi e sostenibili.

Lo studio del MIT non è l’unico lavoro di ricerca che tenta di comprendere la composizione del cemento utilizzato dai romani. Già in passato alcuni ricercatori hanno scoperto che gli antichi romani aggiungevano cenere vulcanica al loro materiale da costruzione.

Questa cenere pregiata, nota anche come pozzolanica, era un ingrediente importante e si trovava solo nella regione napoletana di Pozzuoli. I romani trasportavano la cenere da Pozzuoli ai cantieri, e la aggiungevano al cemento.

Tuttavia, secondo i ricercatori, il materiale pozzolanico non è l’unica cosa che contribuisce alla natura duratura delle antiche strutture romane. All’esame, il cemento romano presentava anche insoliti pezzi bianchi che molti ricercatori precedenti consideravano segni dovuti alla scarsa miscelazione del cemento.

Sembrava logico perché il calcestruzzo viene generalmente preparato mescolando calcare, acqua, ghiaia e vari altri materiali. Al giorno d’oggi disponiamo di macchine per garantire la corretta miscelazione di questi materiali, ma gli antichi romani non avevano accesso a tali macchine. Quindi forse è per questo che i campioni di cemento di quel periodo contengono pezzi bianchi.

Si è scoperto, invece, che non era così. Uno degli autori dello studio e professore al MIT, Admir Masic, ha dichiarato in un comunicato stampa: “L’idea che la presenza di questi clasti calcarei fosse semplicemente attribuita a un controllo di bassa qualità mi ha sempre infastidito. Se i romani si impegnavano così tanto realizzando un materiale da costruzione eccezionale, perché dovrebbero impegnarsi così poco per garantire la produzione di un prodotto finale ben miscelato? Ci deve essere dell’altro in questa storia“.

L’attuale studio rivela che quei pezzi bianchi rappresentano il “clasto di calce”, un materiale speciale composto da ossido di calcio (calce viva). È altamente reattivo e secco ed è stato miscelato con altri materiali a temperature probabilmente molto elevate.

I ricercatori suggeriscono che, oltre alla cenere vulcanica, sono il clasto calcareo e il processo di miscelazione a caldo a rendere il calcestruzzo romano così durevole.

“I vantaggi della miscelazione a caldo sono duplici; 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, producendo composti associati ad alta temperatura che altrimenti non si formerebbero. In secondo luogo, questa temperatura aumentata riduce significativamente i tempi di indurimento e di presa poiché tutte le reazioni sono accelerate, consentendo una costruzione molto più rapida”, ha affermato il professor Masic.

Gli autori hanno esaminato la composizione chimica e la nanostruttura degli antichi campioni di calcestruzzo romano e hanno scoperto che il clasto calcareo conferiva al calcestruzzo la capacità di autorigenerarsi. Ogni volta che si forma una crepa, i pezzi bianchi reagiscono con l’acqua, provocando la ricristallizzazione del carbonato di calcio e, infine, la chiusura della crepa.

I ricercatori hanno persino dimostrato questo meccanismo utilizzando campioni di calcestruzzo misto a hox preparati utilizzando sia il metodo romano che il metodo moderno. Hanno rotto entrambi i campioni e hanno versato acqua sulle fessure. Dopo due settimane, le crepe nel cemento romano erano sparite, ma il cemento preparato con l’approccio moderno non poteva guarire da solo.

“Sia che il danno si verifichi entro anni di costruzione o secoli dopo, fintanto che rimangono i clasti di calce, queste funzionalità di auto-guarigione possono persistere”, hanno oservato gli autori nel loro studio.

Il cemento romano è più forte e migliore

Oltre ad essere durevole e autorigenerante, il calcestruzzo contenente clasti di calce è anche più sostenibile ed eco-compatibile. Gli autori suggeriscono che se iniziamo a utilizzare il calcestruzzo romano, possiamo ridurre la nostra impronta di carbonio fino all’8%.

Il professor Masic e il suo team mirano a portare sul mercato il calcestruzzo romano, come il calcestruzzo autorigenerante modificato. Vogliono anche testare la loro versione del calcestruzzo durevole nelle attività di costruzione basate sulla stampa 3D.

Fonte: Science Advances

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