Actualmente la ciencia de materiales ha avanzado mucho en la creación de nuevos tipos de hormigón que sean resistentes y duraderos. Un ejemplo es el hormigón celular reforzado esterilizado en autoclave. Sin embargo, hasta este material ha mostrado puntos débiles que reducen su vida útil sin mantenimiento a unas pocas décadas, mientras que el hormigón que usaron los romanos para construir la cúpula artesonada del Panteón de Agripa, en Roma, hace dos milenios permanece lo suficientemente estable como para que los visitantes caminen debajo de él sin riesgos. Este mismo tipo de hormigón lo usaron los romanos para construir estructuras submarinas en algunos puertos que no han tenido necesidad de ser reparadas nunca.
La química de los hormigones modernos
El componente clave de los morteros y cementos es el óxido de calcio o cal. Esta se obtiene calentando piedra caliza u otro mineral que contenga carbonato de calcio para eliminar el CO2. Si al óxido de calcio se le agrega H2O se logra hidróxido de calcio o cal apagada, Ca(OH)2. Esta se mezcla con arena y grava para obtener el hormigón o concreto. El hidróxido va absorbiendo gradualmente CO2 del aire y forma un aglutinante de carbonato de calcio.
La química del hormigón romano
El hormigón romano era diferente. Mezclaban cal con ceniza volcánica (puzolana), que está compuesta de minerales vítreos de aluminosilicato, para hacer un cemento que unía grandes trozos de roca volcánica en una especie de mosaico tridimensional aleatorio. En lugar de formar carbonato, la cal apagada reacciona con los componentes de la ceniza para producir fases de aluminosilicato de calcio, quedando un conjunto similar a un conglomerado geológico.
Este hormigón puede seguir reaccionando durante décadas y siglos. El agua que se infiltra en el material puede disolver los iones de calcio, aluminio y silicato del material volcánico, que luego pueden cristalizar como minerales hidratados con texturas de placas o agujas. Estos pueden reforzar el hormigón desviando las grietas, de forma similar a las fibras de algunos materiales compuestos. Si aparecen grietas, el crecimiento de los cristales de aluminosilicato en ellas las vuelve a sellar; es decir, el hormigón se repara solo.
La ceniza volcánica la obtenían los romanos principalmente del Vesubio, que tiene unas características especiales que no son muy comunes en el resto de los volcanes del mundo. Por eso este hormigón dejó de utilizarse y hasta el siglo XIX se prefirió el sistema de cal endurecida al aire. Hubo un tiempo en que se hizo popular el llamado cemento de cal hidráulica, que contiene arcilla y otros silicatos, de modo que fragua por hidratación en lugar de carbonatación y forma silicatos en lugar de carbonato.
Cemento Portland
Hay que reseñar el descubrimiento en 1824 de un método para fabricar un cemento duro y de secado rápido a partir de cal apagada y arcilla mezcladas y cocidas en proporciones específicas. Se comercializó como cemento Portland. A principios del siglo XX, el cemento Portland era el aglutinante más común para el hormigón, y así sigue siéndolo hoy. Pero los investigadores están buscando una química autocurativa como la del hormigón romano utilizando formulaciones modernas. Un enfoque ha explorado el uso de vidrio de silicato pulverizado reciclado como análogo de la puzolana.
Bacterias
Hay otras estrategias novedosas. Una es dispersar en el hormigón pequeñas cápsulas que contengan esporas de bacterias que produzcan iones carbonato, con la idea de formar carbonato de calcio biomineralizado. Si se crea una grieta en la que entra agua, las esporas se activan y sellan la grieta nuevamente en unas pocas semanas.
Fuente: Chemistry World.
