Os antigos romanos eram mestres construtores e engenheiros, sendo talvez mais famosos pelas suas aquedutos ainda em funcionamento. E essas maravilhas arquitetônicas contam com um material de construção especial: o concreto pozzolânico, um material extraordinariamente resistente que conferiu uma força incrível às estruturas romanas.

Mesmo hoje, uma de suas construções – o Panteão, ainda intacto e quase 2.000 anos de idade – detém o recorde do maior domo de concreto não reforçado do mundo. As propriedades deste concreto têm geralmente sido atribuídas aos seus ingredientes: pozzolana, uma mistura de cinza vulcânica – nomeada em homenagem à cidade italiana de Pozzuoli, onde um depósito significativo pode ser encontrado – e cal. Quando misturados com água, os dois materiais podem reagir para produzir um concreto resistente.

No entanto, essa não é toda a história. Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) descobriu que não só os materiais são ligeiramente diferentes do que poderíamos ter pensado, mas as técnicas usadas para misturá-los também eram diferentes.

As pistas estavam em pequenos pedaços brancos de cal encontrados no que parece ser concreto bem misturado. A presença desses pedaços anteriormente era atribuída a uma má mistura ou a materiais de baixa qualidade, mas isso não fazia sentido para o cientista de materiais Admir Masic do MIT.

“A ideia de que a presença desses pedaços de cal era simplesmente atribuída a um controle de qualidade baixo sempre me incomodou,” disse Masic em uma declaração de janeiro de 2023. “Se os romanos dedicaram tanto esforço em criar um material de construção excepcional, seguindo todas as receitas detalhadas que foram otimizadas ao longo de muitos séculos, por que eles colocariam tão pouco esforço para garantir a produção de um produto final bem misturado? Há mais nessa história.”

Masic e a equipe, liderada pela engenheira civil do MIT Linda Seymour, estudaram cuidadosamente amostras de concreto romano de 2.000 anos da cidade arqueológica de Privernum, na Itália. Essas amostras foram submetidas a microscopia eletrônica de varredura de grande área e espectroscopia de raios-X dispersiva de energia, difração de raios-X em pó e imagem confocal Raman para obter uma melhor compreensão dos pedaços de cal.

Uma das questões em mente era a natureza da cal utilizada. A compreensão padrão do concreto pozzolânico é que ele usa cal apagada. Primeiro, o calcário é aquecido a altas temperaturas para produzir um pó cáustico altamente reativo chamado cal viva, ou óxido de cálcio. A mistura de cal viva com água produz cal apagada, ou hidróxido de cálcio: uma pasta um pouco menos reativa e menos cáustica. Segundo a teoria, era essa cal apagada que os antigos romanos misturavam com a pozzolana.

Com base na análise da equipe, os pedaços de cal em suas amostras não são consistentes com este método. Ao invés disso, o concreto romano provavelmente era feito misturando a cal viva diretamente com a pozzolana e água a temperaturas extremamente altas, por si só ou em adição à cal apagada, um processo que a equipe chama de “mistura quente” que resulta nos pedaços de cal.

“Os benefícios da mistura quente são duplos”, disse Masic. “Primeiro, quando o concreto geral é aquecido a altas temperaturas, ele permite químicas que não são possíveis se você só usasse cal apagada, produzindo compostos associados à alta temperatura que não formariam de outra maneira. Segundo, essa temperatura aumentada reduz significativamente os tempos de cura e endurecimento, pois todas as reações são aceleradas, permitindo uma construção muito mais rápida.”

E tem outro benefício: Os pedaços de cal dão ao concreto notáveis habilidades de autorrecuperação. Quando rachaduras se formam no concreto, elas preferencialmente se dirigem para os pedaços de cal, que têm uma área de superfície maior do que outras partículas na 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 a rachadura de volta e impedindo que ela se espalhe ainda mais.

Isso foi observado em concreto de outro local de 2.000 anos, o Túmulo de Caecilia Metella, onde rachaduras no concreto foram preenchidas com calcita. Isso também pode explicar por que o concreto romano de paredões marítimos construídos há 2.000 anos sobreviveu intacto por milênios, apesar do constante embate do oceano.

Assim, a equipe testou suas descobertas fazendo concreto pozzolânico a partir de receitas antigas e modernas usando cal viva. Eles também fizeram um concreto controle sem cal viva e realizaram testes de rachaduras. Comprovadamente, o concreto com cal viva rachado estava completamente curado em duas semanas, enquanto o concreto controle permaneceu rachado.

A equipe está agora trabalhando na comercialização de seu concreto como uma alternativa mais ambientalmente amigável aos concretos atuais. “É empolgante pensar sobre como essas formulações de concreto mais duráveis poderiam não apenas expandir a vida útil desses materiais, mas também como poderiam melhorar a durabilidade das formulações de concreto impressas em 3D,” disse Masic.

A pesquisa foi publicada na revista Science Advances. Uma versão deste artigo foi publicada pela primeira vez em janeiro de 2023.”

Com informações de Science Alert.