El hormigón romano , también llamado opus caementicium , se utilizaba en la construcción en la antigua Roma . Al igual que su equivalente moderno , el hormigón romano se basaba en un cemento de fraguado hidráulico añadido a un agregado .
Muchos edificios y estructuras que aún hoy se mantienen en pie, como puentes, embalses y acueductos, fueron construidos con este material, lo que demuestra tanto su versatilidad como su durabilidad. Su fuerza a veces se vio reforzada por la incorporación de ceniza puzolánica cuando estaba disponible (particularmente en la Bahía de Nápoles ). La adición de ceniza evitó que se extendieran las grietas. Investigaciones recientes han demostrado que la incorporación de mezclas de distintos tipos de cal, formando conglomerados "clastos", permitía al hormigón autoreparar las grietas. [1]
El hormigón romano tuvo un uso generalizado desde aproximadamente el 150 a. C.; [2] algunos estudiosos creen que se desarrolló un siglo antes. [3]
A menudo se usaba en combinación con revestimientos y otros soportes, [4] y los interiores estaban decorados con estuco , pinturas al fresco o mármol de colores. Otros desarrollos innovadores en el material, parte de la llamada revolución del hormigón , contribuyeron a formas estructuralmente complicadas. El ejemplo más destacado de ellos es la cúpula del Panteón , la cúpula de hormigón no reforzado más grande y antigua del mundo. [5]
El hormigón romano se diferencia del hormigón moderno en que los agregados a menudo incluían componentes más grandes; por lo tanto, fue colocado en lugar de vertido. [6] El hormigón romano, como cualquier hormigón hidráulico, normalmente podía fraguar bajo el agua, lo que era útil para puentes y otras construcciones junto al agua.
Vitruvio , escribiendo hacia el año 25 a. C. en sus Diez libros de arquitectura , distinguía tipos de materiales apropiados para la preparación de morteros de cal . Para los morteros estructurales recomendaba la puzolana ( pulvis puteolanus en latín), la arena volcánica de los lechos de Pozzuoli , que es de color marrón-amarillo-gris en la zona de Nápoles y marrón rojizo cerca de Roma. Vitruvio especifica una proporción de 1 parte de cal por 3 partes de puzolana para el mortero utilizado en edificios y una proporción de 1:2 para trabajos bajo el agua. [10] [11]
Los romanos utilizaron por primera vez el hormigón hidráulico en estructuras submarinas costeras, probablemente en los puertos alrededor de Baiae antes de finales del siglo II a.C. [12] El puerto de Cesarea es un ejemplo (22-15 a. C.) del uso a gran escala de la tecnología submarina del hormigón romano, [10] para la cual se importaban enormes cantidades de puzolana de Puteoli . [13]
Para reconstruir Roma después del incendio del año 64 d. C. que destruyó gran parte de la ciudad, el nuevo código de construcción de Nerón requería en gran medida hormigón revestido de ladrillo. [ cita necesaria ] Esto parece haber fomentado el desarrollo de las industrias del ladrillo y el hormigón. [10]
El hormigón romano, como cualquier hormigón , está formado por un árido y un mortero hidráulico , un conglomerante mezclado con agua que endurece con el tiempo. La composición del árido fue variada e incluyó trozos de roca, tejas cerámicas , clastos de cal y escombros de ladrillo provenientes de restos de edificios previamente demolidos. En Roma, a menudo se utilizaba como agregado la toba fácilmente disponible. [14]
Como aglutinantes se utilizaron yeso y cal viva . [2] Los polvos volcánicos, llamados puzolana o "arena de pozo", eran preferidos donde podían obtenerse. La puzolana hace que el hormigón sea más resistente al agua salada que el hormigón actual. [15] El mortero puzolánico tenía un alto contenido de alúmina y sílice .
Investigaciones recientes (2023) encontraron que los clastos de cal, anteriormente considerados un signo de una técnica de agregación deficiente, reaccionan con el agua que se filtra en las grietas. Esto produce calcio reactivo, que permite que se formen nuevos cristales de carbonato de calcio y se vuelvan a sellar las grietas. [16] Estos clastos de cal tienen una estructura frágil que probablemente se creó mediante una técnica de "mezcla en caliente" con cal viva en lugar de cal apagada tradicional , lo que provoca que las grietas se muevan preferentemente a través de los clastos de cal, desempeñando así potencialmente un papel crítico en la autoformación. -mecanismo de curación. [1]
El hormigón y, en particular, el mortero hidráulico responsable de su cohesión, era un tipo de cerámica estructural cuya utilidad derivaba en gran medida de su plasticidad reológica en estado pastoso. El fraguado y endurecimiento de cementos hidráulicos derivados de la hidratación de materiales y la posterior interacción química y física de estos productos de hidratación. Este difería del fraguado de los morteros de cal apagada , los cementos más comunes del mundo prerromano. Una vez fraguado, el hormigón romano mostraba poca plasticidad, aunque conservaba cierta resistencia a las tensiones de tracción.
El fraguado de los cementos puzolánicos tiene mucho en común con el fraguado de su homólogo moderno, el cemento Portland . La composición alta en sílice de los cementos de puzolana romanos es muy parecida a la del cemento moderno al que se le han añadido escoria de alto horno , cenizas volantes o humo de sílice .
Se entiende que la resistencia y longevidad del hormigón "marino" romano se benefician de una reacción del agua de mar con una mezcla de ceniza volcánica y cal viva para crear un cristal raro llamado tobermorita , que puede resistir la fractura. A medida que el agua de mar se filtraba dentro de las pequeñas grietas del hormigón romano, reaccionaba con la phillipsita que se encuentra naturalmente en la roca volcánica y creaba cristales aluminosos de tobermorita. El resultado es un candidato a ser "el material de construcción más duradero de la historia de la humanidad". Por el contrario, el hormigón moderno expuesto al agua salada se deteriora en cuestión de décadas. [17] [18] [19]
El hormigón romano de la tumba de Caecilia Metella es otra variación con mayor contenido de potasio que desencadenó cambios que "refuerzan las zonas interfaciales y potencialmente contribuyen a mejorar el rendimiento mecánico". [20]
Para un entorno tan propenso a los terremotos como la península italiana , las interrupciones y las construcciones internas dentro de los muros y las cúpulas crearon discontinuidades en la masa de hormigón. Luego, partes del edificio podrían desplazarse ligeramente cuando hubiera movimiento de la tierra para acomodar tales tensiones, mejorando la resistencia general de la estructura. En este sentido, los ladrillos y el hormigón eran flexibles. Puede que haya sido precisamente por esta razón que, aunque muchos edificios sufrieron graves grietas por diversas causas, siguen en pie hasta el día de hoy. [21] [10]
Otra tecnología utilizada para mejorar la resistencia y estabilidad del hormigón fue su gradación en domos. Un ejemplo es el Panteón , donde el agregado de la región superior de la cúpula consiste en capas alternas de toba ligera y piedra pómez , lo que le da al hormigón una densidad de 1.350 kilogramos por metro cúbico (84 lb/pie cúbico). Los cimientos de la estructura utilizaron travertino como agregado, con una densidad mucho mayor de 2200 kilogramos por metro cúbico (140 lb/pie cúbico). [22] [10]
Los estudios científicos sobre el hormigón romano desde 2010 han atraído la atención tanto de los medios como de la industria. [23] Debido a su inusual durabilidad, longevidad y menor huella ambiental, las corporaciones y los municipios están comenzando a explorar el uso de concreto de estilo romano en América del Norte. Se trata de sustituir la ceniza volcánica por cenizas volantes de carbón que tengan propiedades similares. Sus defensores dicen que el hormigón elaborado con cenizas volantes puede costar hasta un 60% menos porque requiere menos cemento. También tiene una huella ambiental reducida debido a su temperatura de cocción más baja y su vida útil mucho más larga. [24] Se ha descubierto que ejemplos utilizables de hormigón romano expuestos a ambientes marinos hostiles tienen 2000 años de antigüedad y tienen poco o ningún desgaste. [25] En 2013, la Universidad de California Berkeley publicó un artículo que describía por primera vez el mecanismo por el cual el compuesto supraestable de silicato de calcio-aluminio-hidrato une el material. [26] Durante su producción, se libera menos dióxido de carbono a la atmósfera que cualquier proceso moderno de producción de hormigón. [27] No es casualidad que los muros de los edificios romanos sean más gruesos que los de los edificios modernos. Sin embargo, el hormigón romano siguió ganando fuerza durante varias décadas después de finalizar la construcción. [17]
