Perché la malta moderna si sgretola, mentre il cemento romano dura millenni / Why modern mortar crumbles, but Roman concrete lasts millenni

Perché la malta moderna si sgretola, mentre il cemento romano dura millenni / Why modern mortar crumbles, but Roman concrete lasts millenni

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

L'acqua di mare è il segreto della forza del Pantheon e del Colosseo.

Il calcestruzzo moderno, utilizzato in qualsiasi cosa, dalle strade agli edifici ai ponti, può deteriorarsi in appena 50 anni. Eppure, più di mille anni dopo il crollo dell'Impero Romano d'Occidente, le sue strutture in calcestruzzo sono ancora in piedi. Ora, gli scienziati hanno finalmente capito il perché: un ingrediente speciale che rende il cemento più resistente, non più debole, nel tempo. Gli scienziati hanno iniziato la loro ricerca con un'antica ricetta per la malta, redatta dall'ingegnere romano Marco Vitruvio nel 30 a.C. La ricetta prevedeva una miscela di cenere vulcanica, calce ed acqua di mare, mescolate con rocce vulcaniche e versate in stampi di legno che venivano poi immersi in altra acqua di mare. La storia contiene molti riferimenti alla durabilità del calcestruzzo romano, tra cui questa criptica nota scritta nel 79 a.C., che descrive il calcestruzzo esposto all'acqua di mare come: "un'unica massa di pietra, inespugnabile alle onde ed ogni giorno più resistente". Cosa significava? Per scoprirlo, i ricercatori hanno studiato carote di perforazione provenienti da un porto romano nella baia di Pozzuoli, vicino a Napoli, in Italia. Analizzando il materiale, i ricercatori hanno scoperto che l'acqua di mare aveva disciolto componenti della cenere vulcanica, permettendo la formazione di nuovi minerali leganti. Nel giro di un decennio, nel calcestruzzo si era formato un minerale idrotermale molto raro chiamato tobermorite di alluminio (Al-tobermorite). L'Al-tobermorite, nota da tempo per conferire resistenza al calcestruzzo romano, può essere prodotta in laboratorio, ma è molto difficile incorporarla nel calcestruzzo. Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che quando l'acqua di mare percola attraverso una matrice di cemento, reagisce con la cenere vulcanica ed i cristalli per formare Al-tobermorite e un minerale poroso chiamato phillipsite, come scrivono oggi su American Mineralogist. Vedremo quindi presto moli e frangiflutti più resistenti? Poiché entrambi i minerali impiegano secoli per rinforzare il calcestruzzo, gli scienziati moderni stanno ancora lavorando alla ricreazione di una versione moderna del cemento romano.

ENGLISH

Seawater is the secret behind the strength of the Pantheon and Colosseum

Modern concrete—used in everything from roads to buildings to bridges—can break down in as few as 50 years. But more than a thousand years after the western Roman Empire crumbled to dust, its concrete structures are still standing. Now, scientists have finally figured out why: a special ingredient that makes the cement grow stronger—not weaker—over time. Scientists began their search with an ancient recipe for mortar, laid down by Roman engineer Marcus Vitruvius in 30 B.C.E. It called for a concoction of volcanic ash, lime, and seawater, mixed together with volcanic rocks and spread into wooden molds that were then immersed in more sea water. History contains many references to the durability of Roman concrete, including this cryptic note written in 79 B.C.E., describing concrete exposed to seawater as: "a single stone mass, impregnable to the waves and everyday stronger." What did it mean? To find out, the researchers studied drilled cores of a Roman harbor from Pozzuoli Bay near Naples, Italy. When they analyzed it, they found that the seawater had dissolved components of the volcanic ash, allowing new binding minerals to grow. Within a decade, a very rare hydrothermal mineral called aluminum tobermorite (Al-tobermorite) had formed in the concrete. Al-tobermorite, long known to give Roman concrete its strength, can be made in the lab, but it's very difficult to incorporate it in concrete. But the researchers found that when seawater percolates through a cement matrix, it reacts with volcanic ash and crystals to form Al-tobermorite and a porous mineral called phillipsite, they write today in American Mineralogist. So will you be seeing stronger piers and breakwaters anytime soon? Because both minerals take centuries to strengthen concrete, modern scientists are still working on recreating a modern version of Roman cement.

Da:

https://www.science.org/content/article/why-modern-mortar-crumbles-roman-concrete-lasts-millennia