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10 Ottobre 2003 SCIENZA
Geopolymer Institute
Svelato il mistero del cemento romano
tempo di lettura previsto 3 min. circa

Gli esperti di cemento parlano oggi riguardo come creare un cemento durevole nel tempo. Molti edifici di cemento romani sono ancora solidi e utilizzabili a distanza di 2000 anni. Per questi moderni esperti in materia di materiali da costruzione, in Romani furono costruttori fortunati, in quanto apparentemente usarono semplici depositi naturali di pozzolan, che erano stati scoperti adattabili alla produzione di mortar idraulici. Contrario a questa idea, un nostro recente studio linguistico ed una nuova traduzione del testo De Architectura (I secolo a.C.) dell´autore latino Vitruvio, svelano che la maginifica qualità del cemento romano fosse il risultato dell´estensivo uso di mortai e cementi di pozzolani artificiali. Due pozzolani artificiali sono stati intensivamente manifatturati:

1) argilla kaolinitic calcinata, in latino detta testa

2) pietre vulcaniche calcinate, in latino carbunculus

In aggiunta a questi ingredienti reagenti artificiali, i romani usavano una sabbia reagente di origine vulcanica denominata harene fossicia erroneamente tradotta come sabbia di fossa o semplicemente sabbia dagli autori moderni. Gli ingredienti testam carbunculus e harena fossicia erano intensivamente sfruttati per l´erezione delle costruzioni romane. Questi reagenti non devono essere confusi con il tradizionale pozzolan il cui nome prende origine dalla città di Pozzuoli, presso Napoli (monte Vesuvio). Secondo il libro V, 12, di Vitruvio, il pozzolan tradizionale era usato esclusivamente per la costruzione di piers nel mare o nelle fondazioni di ponti, mentre l´harena fossicia, il carbunculus e la testa producevano il cemento per costruzioni sulla terraferma.

La tecnologia del cemento romano era molto più efficace di quella dei tradizionali edifici di pietra hewn . La Tavola confronta i tempi di costruzione delle volte e cupole dei più famosi monumenti.

MonumentoDiametro della voltaDataPeriodoMateriale
Pantheon Roma 43.30 m. 118-125 AD 7 anni Cemento
Santa Sofia - Istambul 32.60 m. 532-567 AD 5 anni Cemento
San Pietro 42 m. 1400-1564 AD > 50 anni Pietra
Cattedrale di Firenze 42.20m. 1420-1434 AD 14 anni Pietra
St.-Paul London 30.80 m. 1675-1710 AD 35 anni Pietra
Pantheon Parigi 21 m. 1755-1792 AD 37 anni Pietra

Analisi sulle alte prestazioni del cemento romano.

Dagli scavi sulle rovine dell´antica Roma, si apprende che approssimativamente il 95% dei cementi e mortars costituenti le costruzioni romane consistono di un cemento molto semplice di calcare, che si induriva lentamente mediante l´azione di precipitazione del diossido di carbonio CO2, dall´atmosfera. Si tratta di un materiale molto debole che veniva usato essenzialmente nella edificazione di fondazioni e nelle costruzioni per la popolazione. Ma era per le "opere d´arte" che i romani non esitavano ad utilizzatre ingredienti più costosi e sofisticati. Questi outstandig cementi romani sono basato sull´attivazione calcica degli aggregati di ceramica (testa) ed il tufo vulcanico ricco di alcali (cretoni, pozzolani) rispettivamente con calcare. L´eccesso di calcare non reattivo si ricarbonava lentamente in Carbinato di Calcio. Analisi di mineralogia convenzionale non offrono una spiegazione soddisfacente del meccanismo di indurimento. Però, per via dell´accurata potente investigazione spettroscopica MAS-NMR di questi cementi archeologici, si era in grado di distinguere due geopolimeric analogues di cemento archeologico romano, databile al II secolo d.C.

Le infrastrutture civili, specie le opere collegate al deposito e alla conservazione dell´acqua (cisterne, acquedotti) richiedevano materiali ad alte prestazioni ed una speciale tecnologia. La tecnologia del primo cemento romano analogue era conosciuta sotto il termine tecnico generico di Opus Signinum, ottenuto mediante blendinf ceramica sbriciolata e sieved, in latino Testa, con calcare. Secondo l´autore romano Plinio (Storia Naturale, Libro 35), questa tecnologia fu riconosciuta come "una delle più spettacolari invenzioni del genere umano..."

L´ingrediente testa è una speciale polvere di ceramicha proveniente dall´argilla kaolintica calcinata (ossido di silicato di alluminio) e pertanto identica all´ingrediente KANDOXI nei moderni cementi geopolimerici. Abbiamo effettuato una spettroscopia di Silicio 29 ed Alluminio 27 sulla base dei campioni di Opus Signinum, databili al II secolo d.C. I loro spettri sono identici a quelli del moderno cemento polimerico GEOCISTEM.

Il secondo cemento romano analogue prevede l´uso di pozzolan artificiale chiamato in latino Carbunculus. Sono state condotte analisi su campioni provenienti da Ostia, II e III secolo d.C.

Per l´analisi scientifica sui cementi romani, vedere l´articolo inglese su : http://www.geopolymer.org/ongoing3.html


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