Le strutture romane, come il Pantheon, sono sopravvissute per quasi duemila anni. I ricercatori hanno ora scoperto il segreto della longevità del cemento romano. Questo offre possibilità per la costruzione moderna.

Gli antichi romani erano dei veri maestri costruttori. Costruirono strade, acquedotti, porti e grandi edifici, come il Colosseo e il Pantheon. Grandi parti sono ancora in piedi due millenni dopo. Un solo acquedotto millenario alimenta anche le fontane di Roma.

A differenza delle moderne costruzioni, queste strutture in cemento armato si dimostrano resistenti agli influssi climatici, ai terremoti e, sulla costa, anche al contatto diretto con l’acqua di mare, rendendo i materiali da costruzione dell’antica Roma la fonte ideale di ispirazione per nuove costruzioni sostenibili. Ma prima bisognava risolvere un enigma: cosa rende il cemento romano così durevole?

I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) credono di aver trovato la risposta, scrivono su Science.

materiale vulcanico

Il cemento romano è principalmente costituito da vulcani espulsi tufo e altri inerti, cioè solidi granulari, legati con una malta (o boiacca, usata per murature) a base di calce e la cosiddetta pozzolana, come la cenere vulcanica. L’idea era che il materiale vulcanico fosse l’ingrediente segreto. Ma come questo spieghi la longevità del calcestruzzo romano non era ancora chiaro.

Nel cemento si possono trovare anche piccole protuberanze bianche di pochi millimetri, che non troverai nel cemento moderno. Per molto tempo sono state liquidate come inutili irregolarità causate, ad esempio, da malta mal impastata.

“L’idea che la presenza di questi granuli di calce fosse semplicemente dovuta a uno scarso controllo qualità mi ha sempre infastidito”, dire Ammiraglio Masic, ingegnere civile e ambientale al MIT. “Se i romani si sono impegnati così tanto per realizzare un materiale da costruzione eccellente, seguendo tutte le ricette dettagliate ottimizzate nel corso di molti secoli, perché dovrebbero impegnarsi così poco in un prodotto finale ben miscelato?” Secondo Masic, ci doveva essere di più dietro le palline di calce.

Calcestruzzo autoriparante

Masic e i suoi colleghi hanno esaminato le zolle bianche, che in effetti si sono rivelate fatte di materiale calcareo. Un’analisi chimica ha mostrato che si sono formati ad alte temperature. Ciò indica che è reattivo calce viva era stato utilizzato nella fabbricazione della malta. La miscela di calce viva con inerti vulcanici, sabbia e acqua provoca una reazione chimica in cui viene rilasciato calore. Questo processo è chiamato miscela calda (impasto caldo).

Che i Romani realizzassero la malta usando la calce viva al posto o in combinazione con lime, potrebbe spiegare sia i granuli di calce che la durabilità del calcestruzzo. Il processo di miscelazione a caldo produce granuli di calce dalla struttura friabile. Questi granuli facilmente fragili, costituiti da un materiale reattivo, rendono il calcestruzzo resistente grazie alle loro proprietà autorigeneranti.

Se compaiono crepe nel calcestruzzo, si diffonderanno rapidamente a questi granuli di calce perché il materiale si rompe facilmente. L’acqua può quindi entrare nel cubo di calce attraverso la fessura. Ciò provoca una reazione per cui la calce cristallizza in carbonato di calcio e quindi riempie la fessura. Può anche reagire con materiali pozzolanici per formare calcestruzzo più resistente.

Ognuna di queste due reazioni si verifica naturalmente durante la formazione di crepe, causando il cemento guarisce rapidamente.

cemento romano moderno

Per verificare se questo processo ha effettivamente luogo, i ricercatori hanno simulato il calcestruzzo romano utilizzando il processo di miscelazione a caldo. Le crepe causate deliberatamente sembravano essere completamente riparate in due settimane versandovi dell’acqua. Il calcestruzzo prodotto senza calce viva non può essere ricostituito.

I ricercatori stanno ora sviluppando questa scoperta in un calcestruzzo autorigenerante disponibile in commercio. Durerebbe più a lungo e quindi sarebbe più durevole dell’attuale materiale da costruzione.