Os antigos romanos eram mestres construtores e engenheiros, talvez o mais famoso deles seja uma representação dos aquedutos ainda em funcionamento. E essas maravilhas arquitetônicas são baseadas em um material de construção único: concreto pozolânico, um material incrivelmente durável que deu às estruturas romanas sua incrível resistência.
Ainda hoje, uma de suas estruturas – o Panteão, que ainda está intacto e tem quase 2.000 anos – detém o recorde da maior cúpula de concreto não armado do mundo.
As propriedades desse concreto são geralmente atribuídas aos seus ingredientes: a pozolana, uma mistura de cinzas vulcânicas – batizada com o nome da cidade italiana de Pozzuoli, onde se encontram grandes jazidas – e engrenagem. Quando misturados com água, os dois materiais podem reagir para produzir concreto forte.
Mas isso, ao que parece, não é toda a história. Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) descobriu que não apenas os materiais eram um pouco diferentes do que poderíamos pensar, mas também as técnicas usadas para misturá-los.
As pistolas de fumaça eram pequenos pedaços brancos de cal que podiam ser encontrados no que parecia ser concreto bem misturado. A presença dessas peças havia sido atribuída anteriormente à mistura ou materiais ruins, mas isso não fazia sentido para o cientista de materiais Admir Masic, do MIT.
“A noção de que a presença desses pedaços de calcário era simplesmente atribuível ao controle de qualidade ruim sempre me incomodou”, diz ele. Masic disse em um comunicado divulgado em janeiro de 2023.
“Se os romanos se esforçaram tanto para fazer um material de construção premium, seguindo todas as receitas detalhadas que foram aperfeiçoadas ao longo de muitos séculos, por que fazer tão pouco esforço para garantir um produto final bem misturado? Deve haver mais nessa história.”
Musk e a equipe, liderada pela engenheira civil do MIT Linda Seymour, estudaram cuidadosamente amostras de concreto romano de 2.000 anos do sítio arqueológico de Privernum, na Itália. Essas amostras foram submetidas a microscopia eletrônica de varredura de grande área, espectroscopia de raios-X de energia dispersiva, difração de raios-X de pó e imagem Raman confocal para obter uma melhor compreensão das massas calcárias.
Uma das questões a considerar era a natureza da cal utilizada. O entendimento padrão do concreto pozolânico é que ele é usado cal apagada. Primeiro, o calcário é aquecido a altas temperaturas para produzir um pó cáustico altamente reativo chamado Cal vivaou óxido de cálcio.
A mistura de cal virgem com água produz cal apagada, ou hidróxido de cálcio: uma pasta menos reativa e menos cáustica. Segundo a teoria, era essa cal apagada que os antigos romanos misturavam com a pozolana.
Com base na análise da equipe, as frações calcárias em suas amostras não são compatíveis com esse método. Alternativamente, o concreto romano pode ter sido feito misturando cal virgem diretamente com pozolana e água em temperaturas muito altas, sozinhas ou em adição à cal apagada, um processo que a equipe chama de “mistura a quente” que leva à formação de cal.
“Os benefícios da mistura a quente são duplos”, diz ele. Musk disse.
“Primeiro, quando o concreto agregado é aquecido a altas temperaturas, ele permite química que não é possível se apenas cal hidratada fosse usada, resultando em compostos ligados de alta temperatura que não se formariam. Em segundo lugar, essa temperatura aumentada reduz muito os tempos de cura e pega pois todas as reações são aceleradas, permitindo uma construção muito mais rápida.”
Outro benefício: o limão tem uma capacidade notável de autocura.
Quando as fissuras se formam no concreto, elas passam preferencialmente para os blocos calcários, que possuem uma área superficial maior do que outras partículas da matriz. Quando a água entra na rachadura, ela reage com a cal para formar uma solução rica em cálcio que seca e endurece como carbonato de cálcio, colando as rachaduras e impedindo que se espalhem ainda mais.
esse Foi notado Em concreto de outro local de 2.000 anos, a tumba de Caecilia Metella, onde rachaduras no concreto foram preenchidas com calcita. Também poderia explicar por que o concreto romano de paredões construídos há 2.000 anos permaneceu intacto por milhares de anos, apesar da batida implacável do oceano.
Então, a equipe testou suas descobertas fazendo concreto pozolânico a partir de receitas antigas e modernas usando cal virgem. Eles também fizeram concreto de controle sem cal virgem e realizaram testes de rachaduras. Com certeza, o concreto de cal rachado foi completamente curado em duas semanas, mas o concreto permaneceu rachado.
A equipe agora está trabalhando para comercializar seu concreto como uma alternativa mais ecológica ao concreto existente.
“É emocionante considerar como essas estruturas de concreto mais duráveis podem aumentar não apenas a vida útil desses materiais, mas também como podem melhorar a durabilidade das estruturas de concreto impressas em 3D”, disse. Musk disse.
Pesquisa publicada em Avanços da ciência.
Uma versão deste artigo foi publicada pela primeira vez em janeiro de 2023.
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