La durabilidad del hormigón romano antiguo no es un misterio

Las antiguas construcciones romanas de hormigón que han sobrevivido hasta hoy a menudo se presentan como una virguería técnica envuelta en misterio, como si sus creadores conociesen una receta secreta que hacía que el hormigón durase para siempre y aguantase las heridas del frío, el calor, la humedad y el salitre mejor que los hormigones modernos.

La receta del hormigón romano no se perdió durante unos siglos oscuros de la construcción. Tampoco había unos sabios romanos que calladamente conocían las intimidades químicas del hormigón. Por aquel entonces se construía con materiales que se obtenían por el método heurístico de prueba y error. Si la mezcla de unas piedras hechas polvo con agua se endurecía como una roca, entonces esa mezcla servía para construir. Las reacciones químicas que gobiernan el fraguado de los morteros romanos no estaban descritas. A veces salían bien y duraban, y otras no. Pero la mayoría de las construcciones romanas no han llegado hasta nuestros días. Por eso hablar del hormigón romano con devoción, como si la receta fuese una revelación divina de nuestros ancestros, es caer en el sesgo del superviviente. En realidad, los antiguos romanos habrían alucinado con los hormigones modernos.

Hace unos días se publicó un nuevo estudio científico sobre la receta del hormigón romano antiguo que podría explicar su durabilidad. Resulta que uno de los ingredientes que usaban para preparar el mortero dotaba al hormigón de la capacidad de autorreparado, haciéndolo extremadamente resistente y duradero.

Antes de entrar en materia, hay que conocer algunos términos y, sobre todo, las principales diferencias entre el hormigón romano y los hormigones modernos. El hormigón es un material que se compone de tres ingredientes fundamentales: áridos, aglutinante y agua. Los áridos son arena o grava, dependiendo del grosor del grano, y hacen la función de material de relleno. El aglutinante de los hormigones modernos es el cemento, mientras que el aglutinante del hormigón romano antiguo es un mortero de cal; en ambos casos el aglutinante es el que reacciona con el agua, mantiene pegados a los áridos y se endurece, lo que se conoce como fraguado del hormigón. Otra diferencia importante es que el hormigón moderno normalmente se trata de hormigón armado. La armadura del hormigón es el esqueleto de acero que lleva por dentro, lo que permite construir con piezas más largas y estrechas de gran resistencia, acordes con la arquitectura contemporánea.

La pasta de hormigón adquiere la forma deseada mediante el empleo de unos moldes llamados encofrados. Normalmente están hechos de madera y es donde el hormigón termina de fraguar. Una vez se ha endurecido, se procede al desmoldado o desencofrado. Las reacciones de endurecimiento culminan con una etapa de curado, que consiste en hidratar el hormigón para que no se evapore el agua de amasado y no se formen grietas, aumentando así la durabilidad y la resistencia del hormigón.

El cemento moderno más famoso es el cemento Portland. Se fabrica calcinando piedra caliza y arcilla por encima de los 1400 °C. La caliza está formada fundamentalmente por carbonato de calcio que al calentarse se descarbonata produciendo dióxido de carbono y cal viva, que es óxido de calcio. La arcilla proporciona sílice, alúmina y óxido férrico. Todos estos compuestos reaccionan entre sí dando lugar a un clínkerformado por silicatos, aluminatos y ferroaluminatos de calcio. El cemento es el resultado de la molienda del clínker. Los silicatos determinan la resistencia mecánica del cemento a largo plazo y su inercia química una vez fraguado; los aluminatos son los compuestos que gobiernan el fraguado y las resistencias a corto plazo; y los ferroaluminatos forman un fluido adherente durante la fabricación del cemento que permite que los compuestos reaccionen entre sí.

El mortero romano de cal funciona de un modo diferente. Está formado por cal y materiales puzolánicos como la ceniza volcánica. Los materiales puzolánicos son aquellos que reaccionan químicamente con el hidróxido de calcio (cal apagada) para formar compuestos hidráulicos similares a los que se generan al mezclar agua con cemento. Las reacciones químicas que se producen se conocen como reacciones puzolánicas, término que proviene de una roca piroclástica típica de la zona de Pozzuoli.

El proceso de producción del mortero romano comenzaba con la calcinación de caliza o mármol rico en carbonato de calcio hasta formar cal viva (óxido de calcio). La cal viva se puede apagar mediante una reacción de hidratación para formar cal apagada (hidróxido de calcio) o bien se puede mezclar directamente con el resto de los ingredientes del mortero, ceniza volcánica, fragmentos de cerámica, áridos y otros materiales puzolánicos. El proceso de mezcla directa con cal viva se conoce como mezcla en caliente.

Una peculiaridad de los hormigones romanos es que presentan unos terrones de cal de color blanco brillante llamados clastos de cal. En este estudio se analizó la composición química de los clastos de cal en muestras de hormigón romano de 2000 años de antigüedad obtenidas del sitio arqueológico de Privernum, Italia, con la intención de investigar el papel de estos compuestos en la durabilidad del hormigón. Los clastos de cal se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y espectroscopía Raman. Los resultados mostraron que los romanos utilizaban una mezcla en caliente de cal viva en lugar de —o además de— cal apagada.

Los clastos de cal podrían servir como una fuente de calcio reactivo para el llenado de poros y grietas a largo plazo y, por lo tanto, proporcionar al hormigón un mecanismo de autocurado o autoreparación. Químicamente el mecanismo se podría describir de la siguiente manera: el agua que penetra por las grietas arrastraría los iones de calcio de los clastos formando calcita, un mineral que se depositaría en las grietas hasta sellarlas. Este mecanismo explica por qué algunas construcciones romanas han durado tanto.

Los investigadores que participaron en el estudio opinan que este descubrimiento se podría aplicar al desarrollo de cementos modernos más duraderos. Sin embargo, los antiguos hormigones romanos eran los adecuados para las arquitecturas de la época, pero en la actualidad no servirían para resolver los problemas estructurales de las construcciones modernas. Si en la actualidad no usamos hormigón romano es porque no queremos. Hoy en día tenemos hormigones mejores, más sostenibles y adaptados a las necesidades arquitectónicas e ingenieriles de nuestro tiempo.