As majestosas estruturas da Roma antiga sobreviveram por milênios – uma prova da engenhosidade dos engenheiros romanos, que aperfeiçoaram o uso do concreto.

Mas como seus materiais de construção ajudaram a manter edifícios colossais como o Panteão (que tem a maior cúpula não reforçada do mundo) e o Coliseu por mais de 2.000 anos?

O concreto romano, em muitos casos, provou ser mais duradouro do que seu equivalente moderno, que pode se deteriorar em décadas.

Agora, os cientistas por trás de um novo estudo afirmam ter descoberto o ingrediente misterioso que permitiu aos romanos tornar seu material de construção tão durável e construir estruturas elaboradas em locais desafiadores, como docas, esgotos e zonas de terremotos.

A equipe de estudo, incluindo pesquisadores dos Estados Unidos, Itália e Suíça, analisou amostras de concreto de 2.000 anos que foram retiradas de uma muralha da cidade no sítio arqueológico de Privernum, no centro da Itália, e são semelhantes em composição a outros concretos encontrados em todo o Império Romano.

Eles descobriram que pedaços brancos no concreto, chamados de clastos de cal, davam ao concreto a capacidade de curar rachaduras que se formaram com o tempo. Os pedaços brancos anteriormente haviam sido negligenciados como evidência de mistura desleixada ou matéria-prima de baixa qualidade.

“Para mim, era realmente difícil acreditar que os antigos romanos (engenheiros) não fariam um bom trabalho porque eles realmente faziam um esforço cuidadoso ao escolher e processar materiais”, disse o autor do estudo Admir Masic, professor associado de engenharia civil e ambiental da Instituto de Tecnologia de Massachusetts.

“Os estudiosos escreveram receitas precisas e as impuseram nos canteiros de obras (em todo o Império Romano)”, acrescentou Masic.

A nova descoberta pode ajudar a tornar a fabricação de concreto de hoje mais sustentável, potencialmente sacudindo a sociedade como os romanos já fizeram.

“O concreto permitiu que os romanos tivessem uma revolução arquitetônica“, disse Masic. “Os romanos foram capazes de criar e transformar as cidades em algo extraordinário e bonito de se viver. E essa revolução basicamente mudou completamente a maneira como os humanos vivem”.

Clastos de cal e durabilidade do concreto

O concreto é essencialmente uma pedra ou rocha artificial, formada pela mistura de cimento, um agente ligante tipicamente feito de calcário, água, agregado miúdo (areia ou rocha triturada) e agregado graúdo (cascalho ou rocha triturada).

Os textos romanos sugeriram o uso de cal apagada (quando a cal é combinada pela primeira vez com água antes de ser misturada) no agente de ligação, e é por isso que os estudiosos assumiram que era assim que o concreto romano era feito, disse Masic.

Com um estudo mais aprofundado, os pesquisadores concluíram que os clastos de cal surgiram devido ao uso de cal virgem (óxido de cálcio) – a forma seca de calcário mais reativa e perigosa – ao misturar o concreto, em vez de ou em adição à cal apagada.

Análises adicionais do concreto mostraram que os clastos de cal se formaram em temperaturas extremas esperadas do uso de cal viva, e a “mistura a quente” foi a chave para a natureza durável do concreto.

“Os benefícios da mistura a quente são duplos”, disse Masic em um comunicado à imprensa. “Primeiro, quando o concreto geral é aquecido a altas temperaturas, ele permite químicas que não são possíveis se você usar apenas cal apagada, produzindo compostos associados a altas temperaturas que não se formariam de outra forma. Em segundo lugar, esse aumento de temperatura reduz significativamente os tempos de cura e ajuste, uma vez que todas as reações são aceleradas, permitindo uma construção muito mais rápida”.

Para investigar se os clastos de cal eram responsáveis pela aparente capacidade do concreto romano de se reparar, a equipe conduziu um experimento.

Eles fizeram duas amostras de concreto, uma seguindo as formulações romanas e a outra feita de acordo com os padrões modernos, e as racharam deliberadamente. Depois de duas semanas, a água não conseguia passar pelo concreto feito com receita romana, ao passo que passava direto pelo pedaço de concreto feito sem cal virgem.

Suas descobertas sugerem que os clastos de cal podem se dissolver em rachaduras e recristalizar após a exposição à água, curando rachaduras criadas pelo intemperismo antes de se espalharem.

Os pesquisadores disseram que esse potencial de autocura pode abrir caminho para a produção de concreto moderno mais duradouro e, portanto, mais sustentável. Tal movimento reduziria a pegada de carbono do concreto, que representa até 8% das emissões globais de gases de efeito estufa, de acordo com o estudo.

Por muitos anos, os pesquisadores pensaram que as cinzas vulcânicas da área de Pozzuoli, na Baía de Nápoles, eram o que tornava o concreto romano tão forte. Esse tipo de cinza foi transportado pelo vasto império romano para ser usado na construção e foi descrito como um ingrediente-chave para o concreto em relatos de arquitetos e historiadores da época.

Masic afirmou que ambos os componentes são importantes, mas a cal foi negligenciada no passado.

A pesquisa foi publicada na revista Science Advances.