Pompeia revela a mistura a quente por trás do concreto romano ultradurável, quase 2.000 anos depois

Um canteiro de obras intacto sob as cinzas de Pompeia

Quase 2.000 anos após a suposta destruição de Pompeia, em 79 d.C., um canteiro de obras preservado sob as cinzas vulcânicas passou a oferecer pistas novas sobre por que o concreto da Roma Antiga é tão resistente.

Em 2024, arqueólogos identificaram, debaixo do material vulcânico que soterrara a cidade, um canteiro completamente intacto - um registo raro do trabalho de construção romano, como se tivesse ficado “congelado” no tempo.

No local, havia montes de materiais organizados com cuidado, incluindo os componentes usados para preparar o concreto célebre pela durabilidade. É o mesmo tipo de material associado a obras como o Panteão, cuja enorme cúpula (sem armadura metálica) permanece de pé há milénios.

A "mistura a quente" e os ingredientes do concreto romano

Uma análise recente indica que a chave pode estar numa técnica que o cientista de materiais Admir Masic, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), descreve como "mistura a quente".

O procedimento consiste em combinar diretamente os ingredientes do concreto: uma mistura de cinza vulcânica chamada pozolana, juntamente com cal viva, que ao reagir com água liberta calor intenso dentro da massa.

"Os benefícios da mistura a quente são duplos", disse Masic em 2023, quando identificou a técnica pela primeira vez através de experiências.

"Primeiro, quando o concreto como um todo é aquecido a altas temperaturas, isso permite químicas que não são possíveis se você usasse apenas cal apagada, produzindo compostos associados a altas temperaturas que não se formariam de outra forma. Segundo, esse aumento de temperatura reduz significativamente os tempos de cura e de pega, já que todas as reações são aceleradas, permitindo uma construção muito mais rápida."

Clastos de cal e a autocicatrização ao longo de milénios

Há ainda um terceiro ganho - e decisivo: os fragmentos de cal que sobrevivem no material, conhecidos como clastos, conferem ao concreto uma capacidade notável de autocicatrização. Isso pode ajudar a explicar por que tantos monumentos romanos atravessaram séculos, enquanto construções de outras civilizações se degradaram.

Quando surgem fissuras, elas tendem a avançar preferencialmente na direção dos clastos de cal, que apresentam uma área de superfície maior do que outras partículas da matriz. Ao penetrar na fenda, a água reage com a cal e gera uma solução rica em cálcio; depois, ao secar, essa solução endurece na forma de carbonato de cálcio, “colando” a fissura e travando a sua propagação.

"Há a importância histórica deste material e, depois, há a importância científica e tecnológica de o entendermos", afirma Masic.

"Este material pode curar-se por milhares de anos, é reativo e é altamente dinâmico. Sobreviveu a terremotos e vulcões. Resistiu no fundo do mar e suportou a degradação causada pelos elementos."

O enigma de Vitrúvio e a prova isotópica em Pompeia

Apesar de a ideia da mistura a quente resolver vários quebra-cabeças sobre o concreto romano, ela trouxe outro: a “receita” não coincidia com o modo de produção descrito no tratado De architectura, escrito em 1 a.C. pelo arquiteto Vitrúvio.

No método vitruviano, a cal era primeiro misturada com água - processo conhecido como apagamento - e só depois a cal apagada era combinada com a pozolana. Só que essa sequência não gera os clastos de cal observados em amostras reais de concreto romano.

Essa discrepância vinha intrigando investigadores há muito tempo. Os textos de Vitrúvio são o conjunto mais completo que sobreviveu sobre arquitetura e construção romanas. Ele descreve uma técnica chamada opus caementicium para levantar paredes, mas amostras físicas de edificações antigas contrariavam as suas instruções.

O material encontrado em Pompeia ajudou a encerrar a questão. Masic e a sua equipa analisaram isótopos em cinco pilhas secas do canteiro, reconhecendo pozolana feita de pedra-pomes e cinza lítica, cal viva e até clastos de cal.

O detalhe mais revelador foi que os ingredientes, ainda secos, já estavam pré-misturados - uma prova arqueológica difícil de contestar.

Ao microscópio, amostras de argamassa das paredes exibiram marcas inequívocas de mistura a quente: clastos de cal fraturados, bordas de reação ricas em cálcio que avançavam para dentro de partículas de cinza vulcânica e cristais minúsculos de calcita e aragonita a formar-se em vesículas da pedra-pomes.

A espectroscopia Raman confirmou as transformações minerais, enquanto a análise isotópica evidenciou os caminhos químicos da carbonatação ao longo do tempo.

"Através destes estudos com isótopos estáveis, pudemos acompanhar essas reações críticas de carbonatação ao longo do tempo, o que nos permitiu distinguir a cal de mistura a quente da cal apagada originalmente descrita por Vitrúvio", diz Masic.

"Estes resultados revelaram que os romanos preparavam o seu material ligante ao pegar em calcário calcinado (cal viva), moê-lo até um determinado tamanho, misturá-lo a seco com cinza vulcânica e, depois, por fim, adicionar água para criar uma matriz cimentante."

Isso não significa, necessariamente, que Vitrúvio estivesse errado - ele pode ter relatado um método alternativo para fazer concreto, ou o seu texto pode ter sido interpretado de forma incorreta -, mas sugere que a versão mais durável do material dependia da técnica de mistura a quente.

O que isso pode mudar no concreto moderno

Para os autores, esse conhecimento pode ser incorporado ao modo como fabricamos concreto hoje, muitos séculos depois da queda do Império Romano, cujos monumentos continuam a servir de lembrança não apenas da sua grandiosidade, mas também da engenhosidade do seu povo.

O concreto moderno está entre os materiais de construção mais usados no planeta. Ao mesmo tempo, costuma ter durabilidade limitada, degradando-se em poucas décadas sob stress ambiental. A sua produção também pesa muito no ambiente: exige grandes recursos e contribui para emissões de gases de efeito estufa.

Aumentar simplesmente a durabilidade do concreto já teria potencial para torná-lo bem mais sustentável.

"Não queremos copiar por completo o concreto romano hoje. Só queremos traduzir algumas frases deste livro de conhecimento para as nossas práticas modernas de construção", afirma Masic, que fundou uma empresa chamada DMAT para trabalhar nessa direção.

"A forma como esses poros em ingredientes vulcânicos podem ser preenchidos por recristalização é um processo de sonho que queremos levar para os nossos materiais modernos. Queremos materiais que se regenerem."

A pesquisa foi publicada na Nature Communications.