Forse non sai

Chimica e tecnologia

Il cemento dei romani: la tecnologia del futuro creata nel passato

22 gennaio 2024

“Inespugnabile alle onde marine e ogni giorno più resistente del giorno precedente”: così Plinio il Vecchio descriveva il cemento utilizzato dagli antichi romani nelle loro grandiose costruzioni. Considerando che oggi, dopo quasi 2000 anni, molte di esse sono ancora in piedi, potremmo dire che si tratta di una descrizione più che attendibile. Sembra incredibile che queste antiche opere siano così longeve, specie pensando a certi nostri edifici moderni, che hanno bisogno di costanti manutenzioni. Com’è possibile?


7 min






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Il cemento dei romani: la tecnologia del futuro creata nel passato

22 gennaio 2024


“Inespugnabile alle onde marine e ogni giorno più resistente del giorno precedente”: così Plinio il Vecchio descriveva il cemento utilizzato dagli antichi romani nelle loro grandiose costruzioni. Considerando che oggi, dopo quasi 2000 anni, molte di esse sono ancora in piedi, potremmo dire che si tratta di una descrizione più che attendibile. Sembra incredibile che queste antiche opere siano così longeve, specie pensando a certi nostri edifici moderni, che hanno bisogno di costanti manutenzioni. Com’è possibile?


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Un segreto perso nel tempo

Il segreto della sopravvivenza delle opere romane, perso dopo la caduta dell’Impero, è stato a lungo oggetto di studio da parte dei ricercatori, non solo per svelare un mistero vecchio di secoli, ma anche per trovare nuove formule innovative per l’edilizia moderna.

 

Le attuali strutture sono, infatti, realizzate in cemento armato, cioè calcestruzzo rinforzato con una struttura metallica interna ma, per quanto siano resistenti, si possono deteriorare anche rapidamente e hanno bisogno di continue riparazioni. Il problema è dovuto all’estrema rigidità del cemento che comporta, spesso, la comparsa di crepe. Queste, se non vengono riparate, possono espandersi a causa dell’infiltrazione dell’acqua fino a causare danni molto gravi. Il cemento romano, invece, sopravvive da secoli resistendo a disastri naturali, intemperie e climi differenti senza alcun intervento.

La risposta del passato alle esigenze del futuro

Recenti studi del MIT, guidati dal chimico Admir Masic, sembrano aver dimostrato che il segreto non sia nell’estrema resistenza dei materiali utilizzati, quanto nella loro capacità di… autoripararsi!

 

Il calcestruzzo romano, creato con calce viva mischiata a cenere vulcanica, frammenti ceramici, sabbia e acqua, conteneva al suo interno piccoli grani di calce chiamati clasti calcarei. Questi, quando a contatto con l’acqua, reagivano formando cristalli di carbonato di calcio, che non solo riempivano la crepa ma rinforzavano la struttura stessa grazie alla loro elevata durezza. La presenza di questi granuli nelle costruzioni romane era nota da tempo ma, precedentemente, si pensava si trattasse di semplici residui, generati da errori nel processo di produzione della malta o, semplicemente, dovuti ai limiti tecnologici dell’epoca.

 

Gli studi dell’MIT hanno invece dimostrato come essi siano stati prodotti intenzionalmente, grazie a un processo di miscelazione a caldo della calce viva, al fine di creare una fonte di calcio reattivo in grado di riparare chimicamente le crepe nella struttura. Il risultato era che più le intemperie del tempo danneggiavano le costruzioni romane, più queste si rafforzavano.

 

Una scoperta incredibile, certo, ma non ancora sufficiente a risolvere i nostri problemi di oggi: infatti anche se ricreassimo il calcestruzzo romano con identiche modalità, esso non sarebbe in grado di sorreggere le nostre costruzioni, sempre più grandi.

 

Quindi: come possiamo conferire al più robusto cemento moderno le stesse caratteristiche autoriparanti di quello romano? Ci pensa la chimica!

La soluzione della chimica

Partendo dagli studi del MIT si è scoperto come dare al calcestruzzo moderno le stesse proprietà autoriparanti di quello romano, senza alterarne la composizione ma semplicemente aggiungendo…un additivo chimico!

Quest’ultimo, aggiunto alla tradizionale miscela di calcestruzzo, genera in essa gli stessi clasti di calce trovati nelle costruzioni romane, in grado di riparare le crepe con lo stesso sistema. Questo nuovo cemento, oltre ad essere più durevole grazie alla sua capacità di ripararsi, è anche più resistente, cosa che ci consentirà di utilizzarne una quantità minore rispetto al cemento tradizionale.

I vantaggi sono molteplici: il nuovo calcestruzzo ci permetterà di creare strutture più durevoli e resistenti, riducendo gli interventi di manutenzione e diminuendo drasticamente i costi di produzione e mantenimento.

Altrettanto importanti saranno i vantaggi per l’ambiente: il cemento è, infatti, il secondo materiale più utilizzato al mondo, subito dopo l’acqua, e costituisce l’8% delle emissioni globali di gas serra poiché per ogni tonnellata di calcestruzzo prodotta viene rilasciata una tonnellata di emissioni di Co2. Prolungare la vita delle nostre costruzioni utilizzando, al contempo, sempre meno cemento ci permetterà di ridurre notevolmente l’impatto ambientale e per farlo ci basterà semplicemente aggiungere un additivo chimico agli attuali processi di produzione.

Una tecnologia innovativa ma incredibilmente semplice e pronta all’utilizzo, che potrà rivoluzionare il futuro recuperando le conoscenze del passato, la chimica può fare anche questo.

 

 

 

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Fonti:

L’ingegneria nell’antica Roma – Noos – L’avventura della conoscenza 20/07/2023 – YouTube

Admir Masic – MIT

Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete – Science