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 da fe de su versatilidad y durabilidad. Su resistencia se mejoraba en ocasiones mediante la incorporación de cenizas puzolánicas allí donde se encontraban disponibles (sobre todo en la bahía de Nápoles ). La adición de cenizas impedía la propagación de las grietas. Investigaciones recientes han demostrado que la incorporación de mezclas de diferentes tipos de cal, formando "clastos" conglomerados, permitía al hormigón autorreparar las grietas. [1]
El hormigón romano se utilizó ampliamente desde aproximadamente el año 150 a. C.; [2] algunos estudiosos creen que se desarrolló un siglo antes. [3]
A menudo se utilizaba en combinación con revestimientos y otros soportes, [4] y los interiores se decoraban además 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 estos 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, se colocaba en lugar de verter. [6] Los hormigones romanos, como cualquier hormigón hidráulico, generalmente podían fraguar bajo el agua, lo que era útil para puentes y otras construcciones junto al agua.
Vitruvio , escribiendo alrededor del año 25 a. C. en sus Diez libros de arquitectura , distinguió los tipos de materiales apropiados para la preparación de morteros de cal . Para los morteros estructurales, recomendó la puzolana ( pulvis puteolanus en latín), la arena volcánica de los lechos de Pozzuoli , que son de color gris amarillento parduzco en esa zona alrededor 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 el trabajo bajo el agua. [10] [11]
Los romanos fueron los primeros en utilizar el hormigón hidráulico en estructuras submarinas costeras, probablemente en los puertos de Baiae antes de finales del siglo II a. C. [12] El puerto de Cesarea es un ejemplo (22-15 a. C.) del uso de la tecnología romana del hormigón submarino a gran escala, [10] para el que se importaron 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 exigía en gran medida hormigón revestido de ladrillo. [ cita requerida ] 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 agregado y un mortero hidráulico , un aglutinante mezclado con agua que se endurece con el tiempo. La composición del agregado variaba e incluía trozos de roca, baldosas de cerámica , clastos de cal y escombros de ladrillos procedentes de los restos de edificios demolidos anteriormente. En Roma, se utilizaba a menudo como agregado toba , que estaba fácilmente disponible . [14]
Como aglutinantes se utilizaban yeso y cal viva . [2] Los polvos volcánicos, llamados puzolana o "arena de pozo", eran los preferidos cuando se podían obtener. La puzolana hace que el hormigón sea más resistente al agua salada que el hormigón moderno. [15] El mortero puzolánico tenía un alto contenido de alúmina y sílice .
Una investigación realizada en 2023 descubrió que los clastos de cal, que antes se consideraban 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 vuelvan a sellar las grietas. [16] Estos clastos de cal tienen una estructura frágil que probablemente se creó con una técnica de "mezcla en caliente" con cal viva en lugar de cal apagada tradicional , lo que hace que las grietas se muevan preferentemente a través de los clastos de cal, por lo que potencialmente desempeñan un papel fundamental en el mecanismo de autocuración. [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 de pasta. El fraguado y endurecimiento de los cementos hidráulicos derivaba de la hidratación de los materiales y de la posterior interacción química y física de estos productos de hidratación. Esto difería del fraguado de los morteros de cal apagada , los cementos más comunes del mundo prerromano. Una vez fraguado, el hormigón romano exhibía 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 alta composición de sílice de los cementos puzolánicos romanos es muy similar a la del cemento moderno al que se le han añadido escorias de alto horno , cenizas volantes o humo de sílice .
Se cree que la resistencia y longevidad del hormigón "marino" romano se beneficia 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 "el material de construcción más duradero de la historia de la humanidad". En contraste, el hormigón moderno expuesto al agua salada se deteriora en décadas. [17] [18] [19]
El hormigón romano de la tumba de Cecilia Metella es otra variación con mayor contenido de potasio que desencadenó cambios que "refuerzan las zonas interfaciales y contribuyen potencialmente a mejorar el rendimiento mecánico". [20]
En un entorno tan propenso a los terremotos como la península italiana , las interrupciones y construcciones internas en los muros y las cúpulas creaban discontinuidades en la masa de hormigón. De este modo, algunas partes del edificio podían desplazarse ligeramente cuando se producía un movimiento de la tierra para adaptarse a dichas tensiones, lo que mejoraba 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 grietas graves 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 las cúpulas. 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). La base de la estructura utilizó travertino como agregado, que tiene una densidad mucho más alta de 2.200 kilogramos por metro cúbico (140 lb/pie cúbico). [22] [10]
Los estudios científicos sobre el hormigón romano desde 2010 han atraído la atención de los medios y de la industria. [23] Debido a su inusual durabilidad, longevidad y menor huella ambiental, las corporaciones y los municipios están empezando a explorar el uso del hormigón de estilo romano en América del Norte. Esto implica reemplazar la ceniza volcánica con ceniza volante de carbón que tiene propiedades similares. Los defensores dicen que el hormigón hecho con ceniza volante 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 una vida útil mucho más larga. [24] Se ha descubierto que los ejemplos utilizables de hormigón romano expuestos a entornos marinos hostiles tienen 2000 años de antigüedad con poco o ningún desgaste. [25] En 2013, la Universidad de California en Berkeley publicó un artículo que describía por primera vez el mecanismo por el cual el compuesto supraestable de silicato de calcio y aluminio hidratado une el material. [26] Durante su producción, se libera menos dióxido de carbono a la atmósfera que con cualquier proceso de producción de hormigón moderno. [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 adquiriendo resistencia durante varias décadas después de que se hubiera completado la construcción. [17]
