Os romanos eram, se pudermos usar a analogia, mestres da argamassa. Verdadeiros gênios da engenharia. Graças às suas excepcionais habilidades arquitetônicas, criaram vastas redes de estradas, aquedutos, anfiteatros, portos e pontes com tamanha maestria que muitas dessas estruturas sobreviveram até os dias de hoje. O Coliseu, por exemplo, o principal monumento da Roma Antiga, teve sua construção iniciada em 70 d.C., concluída dez anos depois, e ainda permanece de pé, um emblema dessa civilização.
A Espanha também oferece alguns belos exemplos: o teatro romano de Mérida, o "príncipe entre os monumentos de Mérida", foi inaugurado entre 16 e 15 a.C. e ainda hoje serve como palco para apresentações e concertos. Já o teatro romano de Cartagena, construído entre 5 e 1 a.C., conserva grande parte de sua estrutura em notável bom estado de conservação. Em contraste, muitas estruturas de engenharia modernas ruíram após apenas algumas décadas.
Durante décadas, a ciência tem tentado explicar como os romanos conseguiram criar estruturas tão duradouras há milhares de anos. Essas construções, em alguns casos, suportaram toneladas de peso; em outros, foram erguidas em áreas sismicamente ativas e resistiram à passagem implacável do tempo e à atividade sísmica que emana das profundezas da Terra.
Agora, um grupo internacional de pesquisadores do MIT, da Universidade de Harvard e de diversos laboratórios na Itália e na Suíça acaba de desvendar o mistério da resistência do concreto romano. De acordo com o estudo, publicado recentemente na revista Science Advances, os romanos utilizavam estratégias de fabricação que resultavam em uma massa ultrarresistente, a qual conferia às suas construções uma força verdadeiramente admirável graças a um processo de "autocura".
Por algum tempo, os pesquisadores suspeitaram que a chave para a resistência e durabilidade do concreto romano residia em um ingrediente: o uso de materiais pozolânicos — contendo sílica — como as cinzas vulcânicas encontradas na região de Pozzuoli, ao norte de Nápoles. Essas cinzas eram enviadas para todo o Império Romano para serem usadas na construção. De fato, muitos arquitetos e historiadores as descreveram como um ingrediente fundamental do concreto.
Mas isso não é novidade. Uma análise muito mais detalhada confirmou que o segredo do concreto romano reside não apenas nos materiais pozolânicos que ele contém, mas também em minúsculas substâncias minerais brancas e brilhantes, com apenas alguns milímetros de tamanho, chamadas clastos de cal. "Desde que comecei a pesquisar o concreto da Roma Antiga, sempre fui fascinado por suas características", diz Admir Masic, professor de Engenharia Civil e Ambiental do MIT e um dos autores do estudo. "Não encontramos essas características nas formulações de concreto modernas. Então, por que elas estão presentes nesses materiais antigos?", acrescenta.
Cimento com "capacidade de auto-reparação"
O leitor pode pensar que os romanos chegaram a essa fórmula por meio de misturas descuidadas. No entanto, a ciência descarta essa hipótese. Esta nova pesquisa argumenta que os fragmentos de cal que os romanos incluíam em seu concreto conferiam a ele uma notável "capacidade de autocura" até então desconhecida. Além disso, longe de ser um mero golpe de sorte, o concreto romano era o resultado de séculos de otimização. "Se os romanos se esforçaram tanto para criar um material de construção excepcional, seguindo receitas detalhadas que foram refinadas ao longo de muitos séculos, por que se esforçaram tão pouco para garantir a produção de um concreto bem misturado?", questiona Masic.
Na verdade, a questão é ainda mais complexa. O professor do MIT e os demais pesquisadores envolvidos neste estudo utilizaram técnicas de imagem de alta resolução e multiescala, além de mapeamento químico, para analisar esse cimento antigo com maior profundidade. Graças a esses métodos, obtiveram novas descobertas relacionadas à potencial funcionalidade dos fragmentos de cal utilizados pelos romanos.
Tradicionalmente, acreditava-se que a cal incorporada ao concreto romano era pré-misturada com água para formar um material pastoso altamente reativo. No entanto, esse processo por si só não explicava a presença de fragmentos de cal. Assim, ao estudar novas amostras de concreto antigo, concluíram que as inclusões brancas continham diferentes formas de carbonato de sílica. "O exame espectroscópico forneceu indícios de que essas inclusões se formaram em temperaturas extremas, como seria de se esperar da reação exotérmica produzida pelo uso de cal viva em vez de, ou em adição a, cal hidratada na mistura.".
Em outras palavras, a mistura a quente dos diversos ingredientes do concreto romano era fundamental para criar uma massa superdurável e ultrarresistente. "Os benefícios da mistura a quente são duplos", explica Masic. "Primeiro, a mistura em altas temperaturas permite processos químicos que não são possíveis se for usada apenas cal hidratada, produzindo compostos associados a essas altas temperaturas que não se formariam de outra forma. Segundo, esse aumento de temperatura reduz significativamente os tempos de cura e pega, já que todas as reações são aceleradas, permitindo uma construção muito mais rápida", enfatiza o especialista.
Mas isso não é tudo. A principal descoberta do estudo, publicado hoje na revista Science Advances, indica que esse material era capaz de se regenerar ou "autocurar". "Durante o processo de mistura a quente, os fragmentos de cal desenvolvem uma arquitetura de nanopartículas caracteristicamente frágil que cria uma fonte de cálcio facilmente fraturada e reativa." Os pesquisadores descobriram que essa fonte de cálcio conferia ao concreto a capacidade de se regenerar quando fraturado.
"Este material pode reagir com a água, criando uma solução saturada de cálcio que pode recristalizar como carbonato de cálcio e preencher rapidamente a fissura, ou reagir com materiais pozolânicos para fortalecer ainda mais o material compósito.".
Segundo os cientistas, essas reações ocorreram espontaneamente, curando automaticamente as rachaduras antes que pudessem se espalhar por toda a estrutura. De fato, para comprovar suas descobertas, os pesquisadores criaram o cimento da mesma forma que os romanos: aquecido, depois o quebraram e deixaram a água passar pelas rachaduras. Eles conseguiram verificar que, "em duas semanas", o concreto se regenerou e a água parou de infiltrar. Após essa descoberta, a equipe liderada por Masic já anunciou que está trabalhando para comercializar esse concreto modificado para que possa ser usado em projetos de construção modernos.
