El hormigón 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 revestido de ladrillo, aunque las variaciones en el agregado permitían diferentes disposiciones de materiales. Otros desarrollos innovadores en el material, llamados la revolución del hormigón , contribuyeron a formas estructuralmente complicadas, como la cúpula del Panteón , la cúpula de hormigón no reforzado más grande y antigua del mundo. [1]
El hormigón romano normalmente se revestía con piedra o ladrillo, y los interiores podían estar decorados con estuco , pinturas al fresco o delgadas losas de mármoles de colores elegantes. Compuesto por áridos y un sistema cementoso de dos partes, se diferencia significativamente del hormigón moderno. Por lo general, los agregados también eran mucho más grandes que en el concreto moderno, a menudo se convertían en escombros y, como resultado, se colocaban en lugar de verterlos. [2] Algunos hormigones romanos se pudieron colocar bajo el agua, lo que fue útil para puentes y otras construcciones a orillas del agua.
No se sabe con certeza cuándo se desarrolló el hormigón romano, [3] pero fue claramente de uso generalizado y habitual desde aproximadamente el 150 a. C. algunos estudiosos creen que se desarrolló un siglo antes. [4]
Referencias históricas
Vitruvio , escribiendo alrededor del 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 esa zona alrededor 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 y puzolana para trabajos bajo el agua, esencialmente la misma proporción que se mezcla hoy en día para el concreto que se usa en ubicaciones marinas. [5]
A mediados del siglo I, los principios de la construcción submarina en hormigón eran bien conocidos por los constructores romanos. La ciudad de Cesarea fue el primer ejemplo conocido que utilizó la tecnología del hormigón romano submarino a una escala tan grande. [6]
Para la reconstrucción de Roma después del incendio del 64 d . C. , que destruyó grandes porciones de la ciudad, el nuevo código de construcción de Nerón pedía en gran parte hormigón revestido de ladrillos. Esto parece haber fomentado el desarrollo de las industrias del ladrillo y el hormigón. [6]
Propiedades materiales
El hormigón romano, como cualquier hormigón , consiste en un mortero agregado e hidráulico , un aglutinante mezclado con agua que se endurece con el tiempo. El agregado varió e incluyó piezas de roca, baldosas de cerámica y escombros de ladrillos de los restos de edificios demolidos previamente.
Se utilizó yeso y cal viva como aglutinantes. Los polvos volcánicos, llamados puzolana o "arena de pozo", se favorecían donde se podían obtener. La puzolana hace que el hormigón sea más resistente al agua salada que el hormigón moderno. [7] El mortero puzolánico utilizado tenía un alto contenido de alúmina y sílice . La toba se usaba a menudo como agregado. [8]
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 pasta. 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 se diferenciaba del montaje de los morteros de cal apagada , los cementos más comunes del mundo prerromano. Una vez fraguado, el hormigón romano presentaba poca plasticidad, aunque conservaba 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 composición de alto contenido de sílice de los cementos de puzolana romana es muy similar a la del cemento moderno al que se han agregado escoria de alto horno , cenizas volantes o humo de sílice .
Se entiende que la resistencia y longevidad del hormigón marino romano se beneficia 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 dentro de las diminutas grietas del hormigón romano, reaccionaba con la filipsita que se encuentra naturalmente en la roca volcánica y crea cristales de tobermorita aluminosos . El resultado es un candidato al "material de construcción más duradero de la historia de la humanidad". Por el contrario, el hormigón moderno expuesto al agua salada se deteriora en décadas. [9] [10] [11]
Las resistencias a la compresión de los cementos Portland modernos se encuentran típicamente en el nivel de 50 megapascales (7,300 psi) y han mejorado casi diez veces desde 1860. [12] [13] No hay datos mecánicos comparables para los morteros antiguos, aunque es posible que alguna información sobre la resistencia a la tracción Se infiere del agrietamiento de las cúpulas de hormigón romanas. 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 agua / cemento usaban los romanos, ni hay datos extensos sobre los efectos de esta proporción en las resistencias de los cementos puzolánicos. [13] [14]
Tecnología sísmica
Para un entorno tan propenso a los terremotos como la península italiana , las interrupciones y las construcciones internas dentro de las paredes y las cúpulas crearon discontinuidades en la masa de hormigón. Algunas partes del edificio podrían desplazarse ligeramente cuando hubo movimiento de la tierra para adaptarse a tales tensiones, mejorando la resistencia general de la estructura. En este sentido, los ladrillos y el hormigón eran flexibles. Puede haber sido precisamente por esta razón que, aunque muchos edificios sufrieron graves grietas por diversas causas, continúan en pie hasta el día de hoy. [15]
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 del domo superior consiste en capas alternas de toba ligera y piedra pómez , lo que le da al concreto una densidad de 1350 kilogramos por metro cúbico (84 lb / pie cúbico). La base de la estructura usó travertino como agregado, con una densidad mucho mayor de 2200 kilogramos por metro cúbico (140 lb / pie cúbico). [dieciséis]
Uso moderno
Los recientes avances científicos que examinan el hormigón romano han atraído la atención de los medios y la industria. [17] 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 las cenizas volantes de carbón con cenizas volcánicas que tienen propiedades similares. Los defensores afirman que el hormigón hecho con ceniza volcánica 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. [18] Se ha encontrado que los ejemplos utilizables de hormigón romano expuesto a entornos marinos hostiles tienen 2000 años de antigüedad con poco o ningún desgaste. [19]
Ver también
- Cemento modificado energéticamente (EMC) - Clase de cementos, procesados mecánicamente para transformar la reactividad
- Geopolímero : estructura polimérica de Si – O – Al similar a las zeolitas pero amorfa
- Ladrillo romano : un estilo de ladrillo utilizado en la arquitectura romana antigua.
- Reacción puzolánica
- Tobermorita - Mineral de alteración de inosilicato en piedra caliza metamorfoseada y en skarn
Literatura
- Jean-Pierre Adam, Anthony Mathews, edificio romano , 1994
- Lynne C. Lancaster, Construcción abovedada de hormigón en la Roma Imperial , Cambridge University Press, 2005
- Heather N. Lechtman & Linn W. Hobbs, "Roman Concrete and the Roman Architectural Revolution", Ceramics and Civilization Volume 3: High Technology Ceramics: Past, Present, Future , editado por WD Kingery y publicado por la American Ceramics Society, 1986
- WL MacDonald, La arquitectura del Imperio Romano , rev. ed. Prensa de la Universidad de Yale, New Haven, 1982
Referencias
- ^ Moore, David (febrero de 1993). "El enigma del hormigón romano antiguo" . Departamento del Interior, Oficina de Reclamación, Región del Alto Colorado . www.romanconcrete.com . Consultado el 20 de mayo de 2013 .
- ^ Henig, Martin (ed), Un manual de arte romano , p. 30, Phaidon, 1983, ISBN 0714822140
- ^ "Asociación Nacional de puzolanas: la historia de las puzolanas naturales" . pozzolan.org . Consultado el 21 de febrero de 2021 .
- ^ Boëthius, Axel , Ling, Roger , Rasmussen, Tom , Etruscan and Early Roman Architecture , págs. 128-129, Historia del arte de Yale / Pelican, 1978, Yale University Press, ISBN 0300052901 , 978-0300052909 , Google Libros
- ^ Heather Lechtman y Linn Hobbs "Concreto romano y la revolución arquitectónica romana", Ceramics and Civilization Volume 3: Cerámica de alta tecnología: pasado, presente, futuro , editado por WD Kingery y publicado por la American Ceramics Society, 1986; y Vitruvio, Libro II: v, 1; Libro V: xii2
- ^ a b Lechtman y Hobbs "Concreto romano y la revolución arquitectónica romana"
- ^ Wayman, Erin. " Los secretos de los edificios de la antigua Roma ". Smithsonian.com. 16 de noviembre de 2011. Consultado el 24 de abril de 2012.
- ^ "Ciudad invisible de Roma" . BBC One . Consultado el 6 de julio de 2017 .
- ^ Guarino, Ben (4 de julio de 2017). "Los antiguos romanos hacían el hormigón 'más duradero' del mundo. Podríamos usarlo para detener la subida del nivel del mar" . The Washington Post .
- ^ Jackson, Marie D .; Mulcahy, Sean R .; Chen, Heng; Li, Yao; Li, Qinfei; Cappelletti, Piergiulio; Wenk, Hans-Rudolf (2017). "Cementos minerales de Phillipsita y Al-tobermorita producidos mediante reacciones agua-roca a baja temperatura en hormigón marino romano" . Mineralogista estadounidense . 102 (7): 1435-1450. doi : 10.2138 / am-2017-5993CCBY . ISSN 0003-004X .
- ^ McGrath, Matt (4 de julio de 2017). "Los científicos explican el hormigón duradero de la antigua Roma" . Consultado el 6 de julio de 2017 , a través de www.bbc.co.uk.
- ^ Eden, NB; Bailey, JE (1984). "Propiedades mecánicas y mecanismo de falla por tracción de un cemento Portland modificado con polímero de alta resistencia". Revista de ciencia de materiales . 19 (8): 2677–2685. doi : 10.1007 / BF00550825 .
- ^ a b Lechtman; Hobbs (1986). "Hormigón romano y la revolución arquitectónica romana". Cerámica de alta tecnología: pasado, presente y futuro: la naturaleza de la innovación y el cambio en la tecnología cerámica . ISBN 091609488X.
- ^ CA Langton y DM Roy, "Longevidad de materiales de sellado de pozos y ejes: caracterización de materiales de construcción a base de cemento antiguo", Mat. Res. Soc. SYmp. Proc. 26, 543-549 (1984); e Informe temático ONWI-202, Battelle Memorial Institute, Oficina de Aislamiento de Residuos Nucleares, Categoría de Distribución UC-70, Servicio Nacional de Información Técnica, Departamento de Comercio de los Estados Unidos (1982).
- ^ WL MacDonald, La arquitectura del Imperio Romano, rev. ed. Prensa de la Universidad de Yale, New Haven, 1982, fig. 131B; Lechtman y Hobbs "El hormigón romano y la revolución arquitectónica romana"
- ^ K. de Fine Licht, La rotonda de Roma: un estudio del Panteón de Adriano. Sociedad Arqueológica de Jutlandia, Copenhague, 1968, págs. 89–94, 134–35; y Lechtman y Hobbs "El hormigón romano y la revolución arquitectónica romana"
- ^ "Arreglando la infraestructura de Canadá con volcanes" . Investigación de Trebuchet Capital Partners . Consultado el 19 de agosto de 2016 .
- ^ https://www.thevintagenews.com/2016/09/06/priority-25-bc-ancient-romans-developed-recipe-concrete-specically-used-underwater-work-essentially-formula-used-today/
- ^ MD Jackson, SR Chae, R. Taylor, C. Meral, J. Moon, S. Yoon, P. Li, AM Emwas, G. Vola, H.-R. Wenk y PJM Monteiro, "Descubriendo los secretos de Al-tobermorita en el hormigón de agua de mar romana" , Mineralogista estadounidense , volumen 98, págs. 1669-1687, 2013.
enlaces externos
- Los secretos de los edificios de la antigua Roma - artículo en Smithsonian.com
- El hormigón romano de agua de mar guarda el secreto para reducir las emisiones de carbono - artículo en el sitio web de Berkeley Lab