Um canteiro de obras que remonta a quase 2.000 anos, desde a morte de Pompéia em 79 d.C., revelou novas evidências do mistério do concreto ultradurável da Roma Antiga.
No ano passado, debaixo das cinzas vulcânicas que enterraram Pompeia, os arqueólogos descobriram um local de construção completamente intacto – um raro instantâneo da construção romana congelada no tempo.
Esse local tem pilhas de materiais bem organizadas, incluindo aquelas usadas para misturar o famoso concreto durável atrás de monumentos como o Panteão, cuja enorme cúpula não reforçada existe há milênios.
Relacionado: Você não vai acreditar no que os cientistas encontraram nas antigas ruínas romanas
Uma nova análise revela que o segredo é uma técnica que o cientista de materiais Admir Masic, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), chama de “mistura a quente”.
Trata-se de misturar diretamente ingredientes do concreto: uma mistura de cinzas vulcânicas chamada pozolana, com cal virgem, que reage com a água gerando calor intenso no interior da mistura.
Miniatura do YouTube
“Os benefícios da mistura a quente são duplos”, disse Massick em 2023, quando descobriu a técnica por meio de experimentos.
“Primeiro, quando o concreto agregado é aquecido a uma alta temperatura, permite uma química que não seria possível se você usar apenas cal apagada, criando compostos relacionados à alta temperatura que de outra forma não se formariam. Em segundo lugar, esse aumento de temperatura reduz significativamente o tempo de cura e pega porque todas as reações são aceleradas, permitindo uma construção muito mais rápida.”
Uma terceira e importante vantagem é que os fragmentos ou clastos de cal sobreviventes conferem ao concreto uma notável capacidade de autocura. Esta pode ser uma das principais razões pelas quais os antigos monumentos romanos ainda existem quando outras civilizações entraram em colapso.
Quando as fissuras se formam no concreto, elas se propagam preferencialmente em direção aos clastos de cal, que possuem uma área superficial maior do que outras partículas da matriz. Quando a água entra na fissura, ela reage com a cal para formar uma solução rica em cálcio que seca e endurece como carbonato de cálcio, colando a fissura novamente e evitando que ela se espalhe ainda mais.
Alguns materiais de construção bem organizados encontrados no local. (Jardins Arqueológicos de Pompéia)
“Este material tem importância histórica e há importância científica e tecnológica na sua compreensão”, disse Massick. “Este material pode curar-se ao longo de milhares de anos, é reativo e altamente dinâmico. Sobreviveu a terremotos e vulcões. Resistiu no fundo do mar e sobreviveu à degradação dos elementos.”
Embora a técnica de mistura a quente oferecesse uma solução para o quebra-cabeça colocado pelo concreto romano, ela levantou uma nova: a receita não correspondia à descrição de como fazer o material de construção em um texto de 1 a.C. na arquitetura Do arquiteto Vitrúvio.
O método Vitruviano envolveu primeiro a mistura de cal com água em um processo conhecido como hidratação, antes de misturar cal apagada com pozolana. No entanto, este processo não produz os clastos de cal observados em amostras reais de concreto romano.
Essa discrepância há muito intriga os cientistas. Os escritos de Vitrúvio representam os registros sobreviventes mais completos da arquitetura e construção romana. Ele descreve uma técnica chamada Fábricas de cimento para construir paredes, mas espécimes físicos de edifícios antigos contradizem suas instruções.
Os materiais de Pompéia mantêm o mistério na cama. Macic e sua equipe usaram análise isotópica em cinco montes secos, identificando pozolanas feitas de pedra-pomes e cinza lítica, cal viva e até mesmo clastos de cal.
Na sua forma mais óbvia, esses ingredientes secos foram pré-misturados – uma arma fumegante arquetípica.
Sob o microscópio, amostras de argamassa das paredes revelaram assinaturas tênues de mistura quente: clastos de cal quebrados, bordas de reação ricas em cálcio que se transformaram em partículas de cinza vulcânica e minúsculos cristais de calcita e aragonita formados dentro de vesículas de pedra-pomes.
A espectroscopia Raman confirmou a transformação mineral, enquanto a análise isotópica mostrou a via química da carbonatação ao longo do tempo.
“Através deste estudo de isótopos estáveis, podemos acompanhar essas reações críticas de carbonatação ao longo do tempo, o que nos permite distinguir a cal misturada a quente da cal apagada, conforme descrito por Vitruvius”, disse Massick.
“Esses resultados revelaram que os romanos preparavam seu material de ligação pegando calcário calcinado (cal virgem), triturando-o até obter um formato específico, misturando-o a seco com cinza vulcânica e depois adicionando água para formar a matriz de cimentação.”
Isto não significa que Vitrúvio estava errado – ele pode ter descrito um método alternativo para fazer concreto, ou que o seu trabalho pode ter sido mal interpretado – mas indica que a forma mais durável do material surgiu da técnica de mistura a quente.
Ganhe férias de aventura na Costa Espacial
Esta, acreditam os investigadores, é uma informação que pode ser integrada na forma como concretizamos, séculos após a queda do Império Romano, cujos monumentos são uma lembrança não só da sua glória, mas também da engenhosidade do seu povo.
O concreto moderno é um dos materiais de construção mais utilizados no mundo. Também carece significativamente de durabilidade, muitas vezes entrando em colapso ao longo de décadas sob estresse ambiental. Produzi-lo também é terrível para o meio ambiente, exigindo um enorme consumo de recursos e contribuindo para as emissões de gases de efeito estufa.
Simplesmente melhorar a durabilidade do concreto tem o potencial de torná-lo significativamente mais durável.
“Hoje não queremos copiar completamente o concreto romano. Queremos traduzir algumas frases deste livro de conhecimento em nossas práticas modernas de construção”, diz Macic, que fundou uma empresa chamada DMAT para fazer exatamente isso.
“Como esses buracos no material vulcânico podem ser preenchidos pela recristalização é um processo de sonho que queremos traduzir em nossos materiais modernos. Queremos materiais que se regenerem.”
O estudo foi publicado Comunicação da natureza.
