Il calcestruzzo degli antichi romani, creato mescolando il cemento con la pozzolana (una miscela di cenere vulcanica) e pezzi di pietra tenuti in ammollo per giorni, rappresenta un materiale da costruzione straordinariamente durevole e resistente. Un esempio iconico è il Pantheon di Roma, la cui cupola di cemento non armato, ancora intatta dopo quasi 2000 anni, è la più grande al mondo.
Di recente, un gruppo di ricercatori del MIT ha analizzato campioni di calcestruzzo romano provenienti dal Parco archeologico di Privernum. Usando tecniche avanzate come la microscopia elettronica a scansione, la spettroscopia a raggi X e l’imaging Raman, gli scienziati hanno scoperto il segreto di questa incredibile durabilità: l’uso della calce viva, o ossido di calcio, in combinazione con la pozzolana.
La “miscelazione a caldo” con calce viva, che comporta il riscaldamento del calcestruzzo a temperature elevate, permette reazioni chimiche uniche. Queste reazioni, impossibili con la sola calce spenta, generano composti resistenti e accelerano i tempi di presa e stagionatura, consentendo una costruzione più rapida e duratura. Inoltre, quando si formano crepe nel calcestruzzo, l’acqua che penetra reagisce con la calce, creando un legante di carbonato di calcio che ripara autonomamente le fessure.
Il team ha replicato questa formula e ha testato un calcestruzzo moderno a base di calce viva, confrontandolo con il calcestruzzo tradizionale. I risultati sono stati sorprendenti: il calcestruzzo romano riparava le crepe in appena due settimane, mentre quello convenzionale rimaneva fessurato.
I ricercatori stanno ora lavorando per commercializzare questo calcestruzzo “autoriparante” come alternativa sostenibile ai materiali moderni. Come affermato da uno dei ricercatori, queste formulazioni potrebbero rivoluzionare la durata e la sostenibilità del calcestruzzo, soprattutto nelle costruzioni in 3D.
La ricerca è stata pubblicata su Science Advances, evidenziando come l’ingegno romano possa continuare a ispirare l’innovazione edilizia moderna.
Storia del calcestruzzo moderno
Il primo sviluppo chiave per il calcestruzzo moderno si deve all’ingegnere britannico John Smeaton nel 1756, che per primo impiegò una forma migliorata di calce idraulica nella costruzione di un faro. Smeaton scoprì che unendo calce e materiali argillosi si otteneva una miscela capace di solidificarsi anche in presenza di acqua, rendendola ideale per le costruzioni marine e altre strutture in ambienti umidi.
Nel 1824, il costruttore britannico Joseph Aspdin brevettò quello che oggi conosciamo come cemento Portland, una polvere ottenuta calcinando e frantumando calcare e argilla. Questo cemento, chiamato così per la sua somiglianza con una pietra di Portland, era più resistente e versatile rispetto ai materiali precedenti, rendendo possibile la nascita del calcestruzzo come lo conosciamo oggi.
Nei decenni successivi, lo sviluppo del cemento armato da parte del giardiniere francese Joseph Monier negli anni ’60 dell’Ottocento rivoluzionò ulteriormente il settore. Monier scoprì che, incorporando tondini di ferro o acciaio nel calcestruzzo, si otteneva un materiale più forte e resistente alla flessione, capace di supportare carichi pesanti e mantenere la forma senza fratturarsi. Questa innovazione permise la costruzione di ponti, edifici alti e strutture civili complesse, segnando l’inizio dell’architettura moderna.
Durante il XX secolo, ulteriori miglioramenti nella composizione del calcestruzzo, come l’aggiunta di additivi chimici e aggregati di diversa granulometria, ne aumentarono le proprietà di resistenza e durabilità. Con lo sviluppo della tecnologia del calcestruzzo precompresso negli anni ’30, ideato dall’ingegnere francese Eugène Freyssinet, si poterono realizzare strutture ancora più robuste e leggere, fondamentali per le infrastrutture moderne, dai grattacieli alle autostrade.
Oggi, la ricerca nel settore del calcestruzzo punta verso materiali più ecologici e durevoli, capaci di rispondere alla crescente attenzione verso l’ambiente e la sostenibilità. Tra le innovazioni recenti vi sono il calcestruzzo autoriparante, sviluppato con l’uso di batteri o additivi speciali, e il calcestruzzo a bassa emissione di carbonio, progettato per ridurre l’impatto ambientale del processo produttivo.
