O concreto romano é famoso por sua durabilidade, resistindo por
milhares de anos e aparentemente mais forte com o passar de cada ano.
Uma nova pesquisa descobriu os processos químicos responsáveis pela
resistência desse antigo material de construção, uma descoberta que pode
inspirar os engenheiros modernos a reviver essa técnica esquecida.
Se essa notícia sobre o antigo concreto romano parece familiar,
provavelmente é porque você está lembrando o trabalho feito pelos mesmos
pesquisadores alguns anos atrás. Em 2014, uma equipe de pesquisa
liderada por Marie D. Jackson, da Universidade da Califórnia em
Berkeley, mostrou como a receita do concreto romano – uma mistura de
cinzas vulcânicas, cal e água do mar e com um agregado de rocha
vulcânica -, produzia uma reação química que resultava em um concreto super forte. Eis o problema, o time de Jackson não entendia direito como os romanos conseguiam facilitar essa complexa reação.
Em um estudo seguinte, publicado essa semana no American Mineralogist,
os pesquisadores descobriram que não foram os romanos que facilitaram
essa reação química, pelo menos não diretamente. Na verdade, o processo
de fortalecimento foi causado pela filtração constante de água do mar
corrosiva pelo concreto ao longo do tempo, o que desencadeou o
crescimento de minerais raros e interligados que tornaram o material
ainda mais duro.
Realmente, os antigos cais romanos e quebra-mares, alguns dos quais
foram construídos há mais de 2.000 anos, são considerados mais
resistentes hoje do que quando foram construídos. Estruturas de concreto
marinho moderno, feitas de rochas ou cascalho misturados com água e
cimento, desmoronam em algumas décadas.
Inspirados por depósitos de cinzas vulcânicas naturalmente cimentados,
os romanos aprenderam como fazer concreto, e eles o fizeram ao explorar
a capacidade aglutinadora do que os cientistas agora chamam de reação
pozolânica. Essa reação, batizada a partir da cidade de Pozzuoli, na
baía de Nápoles, faz minerais crescerem entre o agregado e a argamassa,
nesse caso, uma mistura de óxidos de sílica e cal encontrados
nas cinzas vulcânicas, que têm o feliz efeito de evitar rachaduras. O
concreto moderno também usa um agregado de rochas, mas as partículas
usadas hoje são feitas deliberadamente mantidas inertes para prevenir
que as reações aconteçam. Infelizmente, esses agregados não reativos
ajudam as rachaduras a crescerem e se espalhar, resultando em uma
deterioração constante.
Como o trabalho anterior da equipe de Jackson revelou, a presença de
um mineral raro na argamassa marinha romana, chamada tobermorita
aluminosa, permite que os cristais minerais cresçam em torno das
partículas de cal através da reação pozolânica. Mas isso só acontece em
temperaturas relativamente altas, por isso não estava claro como os
romanos conseguiram alcançar esse efeito. É difícil para os cientistas
replicarem isso no laboratório hoje, e quando conseguirem, só poderão
fazer em pequenas porções.

Essa imagem microscópica mostra o
material aglomerado hidrato de cálcio, alumínio e sílica que forma
quando a cinza vulcânica, cal e água do mar se misturam. Cristais de
tobermorita cresceram dentre o aglomerado. (Imagem: M. D. Jackson et
al., 2017)
Convencidos de que algo mais era responsável pelo efeito, os
pesquisadores levaram amostras da tobermorita aluminosa e um mineral
relacionado conhecido como philipsita para o laboratório Berkeley’s
Advanced Light Source, para uma varredura com raio-x. Eles descobriram
que a tobermorita aluminosa se formava dentro das partículas de
pedra-pomes e poros na mistura do cimento, mas, por não conseguir
recriar esse efeito em um curto período de tempo sem um calor muito
alto, os pesquisadores descobriram que outra coisa deveria ser
responsável.
Essa outra coisa, os pesquisadores concluíram, é o constante bater de
água do mar. Ao invés de erodir o concreto, a água do mar é filtrada
pelo material, dissolvendo componentes das cinzas vulcânicas. Com o
passar de centenas de anos, isso permitiu que os minerais crescessem dos
fluidos altamente alcalinos que vazavam. Isso resultou na proliferação
de estruturas cristalinas cruzadas que aumentam a resistência do
concreto a fraturas quebradiças.
Para um engenheiro de materiais trabalhando hoje em dia, esse
processo representaria um completo pesadelo. Na verdade, os cientistas
passam muito tempo tentando prevenir que esse tipo de coisa aconteça com
materiais modernos.
“Estamos olhando para um sistema que é contrário a tudo o que
queremos no concreto baseado em cimento”, disse Jackson em um comunicado
de imprensa. “Estamos olhando para um sistema que prospera na troca
química direta com água do mar.”
Então, por que não fazermos o que os romanos fizeram? Por um lado, a
cinza vulcânica não é o recurso natural mais acessível. Mas, o mais
importante, ainda não temos a receita precisa usada pelos romanos para o
concreto e nem acesso a materiais de construção semelhantes.
“Os romanos tiveram a sorte no tipo de pedra com que eles tinham para
trabalhar”, disse Jackson. “Eles observaram que as cinzas vulcânicas
geravam cimentos para produzir a argamassa. Nós não temos essas rochas
em grande parte do mundo, então precisaríamos fazer substituições.”
Jackson e outros estão atualmente trabalhando em uma receita
substituta, que, se for desenvolvida, pode ser colocada em uso —
incluindo uma lagoa de maré que vai ser construída em Swansea, no Reino Unido.
Essa estrutura, que vai ser usada para aproveitar o poder das marés,
vai precisar funcionar por 120 anos para que o custo da construção possa
ser recuperado.
“Você pode imaginar que, da forma como construímos agora, seria um
amontoado de aço corroído depois desse tempo”, disse Jackson. Se ao
invés disso usarmos a antiga técnica romana, poderíamos construir uma
estrutura que permaneceria intacta por séculos.
Fonte: Gizmodo