Concreto romano

El hormigón romano o concreto romano, también llamado opus caementicium , era un material utilizado en la construcción en la Antigua Roma. El hormigón romano se basaba en un cemento de fraguado hidráulico. Es duradero por su incorporación de ceniza puzolánica, que evita la propagación de grietas. A mediados del siglo I, el material se usaba con frecuencia, a menudo con cara de ladrillo, aunque las variaciones en los agregados permitían diferentes arreglos de materiales. Otros desarrollos innovadores en el material, llamados la revolución del hormigón, contribuyeron a formas estructuralmente complicadas, como la cúpula Pantheon, la cúpula de hormigón no reforzado más grande y antigua del mundo.

El hormigón romano normalmente se recubría con piedra o ladrillo, y los interiores podían decorarse con estuco, pinturas al fresco o finas losas de mármoles de colores de fantasía. Compuesto por áridos y un sistema cementoso bicomponente, se diferencia significativamente del hormigón moderno. Los agregados también eran típicamente mucho más grandes que en el concreto moderno, a menudo equivalían a escombros y, como resultado, se colocaron en lugar de verter. Algunos hormigones romanos se pudieron colocar bajo el agua, lo que fue útil para puentes y otras construcciones junto al agua.

No se sabe cuándo se desarrolló el hormigón romano, pero claramente tuvo un uso generalizado y habitual desde aproximadamente el 150 a. C.; algunos estudiosos creen que se desarrolló un siglo antes.

Referencias históricas

Vitruvio, escribiendo hacia el año 25 a. C. en sus Diez libros de arquitectura , distinguió tipos de áridos 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 marrón-amarillo-gris en la zona de Nápoles y marrón rojizo cerca de Roma. Vitruvius especifica una proporción de 1 parte de cal por 3 partes de puzolana para el cemento que se usa en edificios y una proporción de 1:2 de cal por puzolana para trabajos bajo el agua, esencialmente la misma proporción que se mezcla hoy en día para el concreto que se usa en lugares marinos.

A mediados del siglo I d. C., los constructores romanos conocían bien los principios de la construcción submarina en hormigón. La ciudad de Cesarea fue el ejemplo más antiguo conocido que hizo uso de la tecnología de hormigón romano bajo el agua a una escala tan grande.

Para la reconstrucción de 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 el uso de hormigón con cara de ladrillo. Esto parece haber alentado el desarrollo de las industrias del ladrillo y el hormigón.

Propiedades materiales

El hormigón romano, como cualquier hormigón, consiste en un mortero hidráulico y agregado, un aglutinante mezclado con agua que se endurece con el tiempo. El agregado varió e incluyó pedazos de roca, baldosas de cerámica y escombros de ladrillo de los restos de edificios previamente demolidos.

Se utilizaron yeso y cal viva como aglutinantes. Los polvos volcánicos, llamados puzolana o "arena de pozo", eran los preferidos donde podían obtenerse. La puzolana hace que el hormigón sea más resistente al agua salada que el hormigón moderno. El mortero puzolánico utilizado tenía un alto contenido en alúmina y sílice. La toba se usaba a menudo como agregado.

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 concreto romano exhibió poca plasticidad, aunque retuvo cierta resistencia a los esfuerzos 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 de puzolana romana es muy similar a la del cemento moderno al que se le ha agregado escoria de alto horno, cenizas volantes o humo de sílice.

Se entiende que la resistencia y la 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 por las diminutas grietas del hormigón romano, reaccionaba con la filisita que se encuentra naturalmente en la roca volcánica y creaba cristales de tobermorita aluminosos. El resultado es un candidato a "el material de construcción más duradero de la historia humana". En contraste, el concreto moderno expuesto al agua salada se deteriora en décadas.

El hormigón romano en la Tumba de Caecilia Metella es otra variación más alta en potasio que desencadenó cambios que "refuerzan las zonas interfaciales y contribuyen potencialmente a mejorar el rendimiento mecánico".

Las resistencias a la compresión de los cementos Portland modernos suelen estar en el nivel de 50 megapascales (7300 psi) y han mejorado casi diez veces desde 1860. No hay datos mecánicos comparables para los morteros antiguos, aunque se puede inferir cierta información sobre la resistencia a la tracción a partir del agrietamiento de Cúpulas romanas de hormigón. Estas resistencias a la tracción varían sustancialmente de la relación agua/cemento utilizada en la mezcla inicial. En la actualidad, no hay forma de determinar qué proporciones de agua/cemento usaron los romanos, ni hay datos extensos sobre los efectos de esta proporción en las resistencias de los cementos puzolánicos.

Tecnología sísmica

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. Partes del edificio podrían moverse ligeramente cuando hubiera movimiento de la tierra para adaptarse a tales tensiones, mejorando la resistencia general de la estructura. Fue en este sentido que los ladrillos y el hormigón eran flexibles. Puede haber sido precisamente por esta razón que, aunque muchos edificios sufrieron grietas graves por una variedad de causas, continúan en pie hasta el día de hoy.

Otra tecnología utilizada para mejorar la resistencia y estabilidad del hormigón fue su gradación en cúpulas. Un ejemplo es el Panteón, donde el agregado de la región superior del domo consiste en capas alternas de toba liviana y piedra pómez, lo que le da al concreto una densidad de 1350 kilogramos por metro cúbico (84 lb/cu ft). Los cimientos de la estructura utilizaron travertino como agregado, que tiene una densidad mucho mayor de 2200 kilogramos por metro cúbico (140 lb / cu ft).

Uso moderno

Los avances científicos recientes que examinan el hormigón romano han atraído la atención de los medios y la industria. Debido a su inusual durabilidad, longevidad y menor huella ambiental, las corporaciones y los municipios están comenzando a explorar el uso de hormigón de estilo romano en América del Norte, reemplazando la ceniza volcánica con cenizas volantes de carbón que tienen propiedades similares. Los defensores dicen que el concreto hecho con cenizas volantes puede costar hasta un 60 % menos porque requiere menos cemento y que tiene una huella ambiental más pequeña debido a su temperatura de cocción más baja y una vida útil mucho más larga. Se ha encontrado que los ejemplos utilizables de hormigón romano expuestos a ambientes marinos severos tienen 2000 años de antigüedad con poco o ningún desgaste.