Agora sabemos por que o concreto romano durou quase 2.000 anos.

Um canteiro de obras com quase 2.000 anos, associado ao suposto fim de Pompeia em 79 d.C., trouxe novas pistas sobre o segredo por trás do concreto romano, famoso pela durabilidade incomum.

Pompeia preservou um raro “instantâneo” de obra - e do concreto romano

No ano passado, debaixo das cinzas vulcânicas que soterraram Pompeia, arqueólogos localizaram um canteiro de construção completamente preservado - uma visão raríssima de uma obra romana interrompida e “congelada” no tempo.

Nesse local havia montes de materiais cuidadosamente organizados, incluindo componentes usados na preparação do concreto excepcionalmente resistente que está por trás de monumentos como o Panteão, cuja enorme cúpula sem armadura atravessou milênios.

A “mistura a quente” (concreto romano) como peça-chave

Uma análise recente aponta que o elemento decisivo é uma técnica que o cientista de materiais Admir Masic, do Massachusetts Institute of Technology (MIT), chama de “mistura a quente”.

A abordagem consiste em combinar diretamente os ingredientes do concreto: uma mistura de cinza vulcânica chamada pozolana e a cal viva, que ao reagir com água produz calor intenso no interior da massa.

“Os benefícios da mistura a quente são dois”, disse Masic em 2023, quando identificou a técnica pela primeira vez por meio de experimentos.

“Primeiro, quando o concreto como um todo é aquecido a altas temperaturas, isso permite químicas que não são possíveis se você usar apenas cal hidratada, produzindo compostos associados a altas temperaturas que, de outra forma, não se formariam. 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.”

Como a cal ajuda o concreto a “se reparar” sozinho

Existe ainda um terceiro ganho - e ele é crucial: os fragmentos sobreviventes de cal, chamados clastos, conferem ao concreto uma capacidade notável de autorreparação. Isso pode ajudar a explicar por que tantos monumentos romanos continuam de pé, enquanto estruturas de outras civilizações se desintegraram com o tempo.

Quando surgem fissuras no concreto, elas tendem a se propagar em direção aos clastos de cal, que têm maior área de superfície do que outras partículas da matriz. Ao entrar na trinca, a água reage com a cal e gera uma solução rica em cálcio; depois, ao secar, essa solução endurece como carbonato de cálcio, “colando” a rachadura e impedindo que ela avance.

“Há a importância histórica desse material e, depois, há a importância científica e tecnológica de compreendê-lo”, afirma Masic.

“Esse material consegue se curar ao longo de milhares de anos, é reativo e altamente dinâmico. Ele sobreviveu a terremotos e vulcões. Ele resistiu no fundo do mar e suportou a degradação causada pelos elementos.”

O problema: a receita não batia com Vitruvius (1 a.C.)

Embora a técnica de mistura a quente resolvesse parte do quebra-cabeça do concreto romano, ela abriu outro: a formulação não correspondia ao modo de preparo descrito no tratado De architectura, do arquiteto Vitruvius, escrito no 1 a.C.

No método vitruviano, a cal era primeiro misturada com água num processo conhecido como apagamento (hidratação), e só depois a cal hidratada era combinada com a pozolana. Só que esse procedimento não gera os clastos de cal vistos nas amostras reais de concreto romano.

Essa discrepância intriga pesquisadores há muito tempo. Os textos de Vitruvius formam o conjunto mais completo que chegou até nós sobre arquitetura e técnicas construtivas romanas. Ele descreve uma prática chamada opus caementicium para erguer paredes, mas as evidências físicas extraídas de construções antigas contrariavam suas instruções.

As pilhas de materiais de Pompeia resolveram o mistério

Os materiais encontrados em Pompeia ajudaram a encerrar a discussão. Masic e sua equipe fizeram análises isotópicas em cinco montes de ingredientes ainda secos, identificando pozolana composta por pedra-pomes e cinza lítica, cal viva e até clastos de cal.

O indício mais forte foi que esses componentes estavam pré-misturados ainda secos - um “flagrante” arqueológico.

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 das partículas de cinza vulcânica e microcristais de calcita e aragonita se formando dentro de vesículas da pedra-pomes.

A espectroscopia Raman confirmou as transformações minerais, enquanto a análise isotópica mapeou as rotas químicas da carbonatação ao longo do tempo.

“Com esses estudos de isótopos estáveis, conseguimos acompanhar ao longo do tempo essas reações críticas de carbonatação, o que nos permitiu distinguir a cal misturada a quente da cal hidratada originalmente descrita por Vitruvius”, diz Masic.

“Esses resultados mostraram que os romanos preparavam seu material ligante pegando calcário calcinado (cal viva), moendo [ele] até um certo tamanho, misturando-o a seco com cinza vulcânica e, então, por fim adicionando água para criar uma matriz cimentante.”

Isso não significa necessariamente que Vitruvius estivesse errado - ele pode ter registrado um método alternativo de produzir concreto, ou seu texto pode ter sido interpretado de forma equivocada -, mas indica que a versão mais durável do material dependia da técnica de mistura a quente.

O que isso pode mudar no concreto moderno

Segundo os pesquisadores, esse conhecimento pode ser aproveitado na maneira como fabricamos concreto hoje, muitos séculos após a queda do Império Romano - cujos monumentos seguem de pé como lembrança não apenas de sua grandiosidade, mas também da engenhosidade de seu povo.

O concreto moderno está entre os materiais de construção mais utilizados no mundo. Ao mesmo tempo, ele costuma ser pouco durável, frequentemente se desagregando em poucas décadas sob estresse ambiental. Sua produção também é ruim para o meio ambiente: exige muitos recursos e contribui para emissões de gases de efeito estufa.

Aumentar a durabilidade do concreto, por si só, já teria potencial para torná-lo bem mais sustentável.

“Não queremos copiar totalmente o concreto romano hoje. Só queremos traduzir algumas frases desse livro de conhecimento para as nossas práticas modernas de construção”, diz Masic, que iniciou uma empresa chamada DMAT para seguir nessa direção.

“A forma como esses poros nos ingredientes vulcânicos podem ser preenchidos por recristalização é um processo dos sonhos que queremos levar para os nossos materiais modernos. Queremos materiais que se regenerem.”

A pesquisa foi publicada na Nature Communications.