Como píeres e construções marinhas de mais de 2 mil anos continuam em pé?

Uma mistura de cinza e rocha vulcânicas, limo e água marinha garante tamanha fortaleza, segundo pesquisadora norte-americana

INFORMAÇÕES PESSOAIS:

RECOMENDAR PARA:

- AMIGO + AMIGOS
Preencha todos os campos.

postado em 18/07/2017 06:00 / atualizado em 18/07/2017 08:21

University of Utah/Divulgação - 29/6/17

Em sua História Natural, um compêndio de ciência publicado em 37 volumes há quase 2 mil anos, Plínio, o Velho, já louvava a fortaleza das construções marinhas romanas. Expostas ao vaivém das águas, estruturas de concreto como píer e quebra-mar tornavam-se “uma única massa de pedra, invencível pelas ondas e cada dia mais forte”. Desde que o naturalista escreveu essa frase, Pompeia foi devorada pelo Vesúvio (episódio, aliás, que matou Plínio); o império romando caiu; reinados floresceram e ruíram; escritores, artistas plásticos e compositores melhoraram o mundo com suas criações; um novo continente foi descoberto; batalhas e guerras redesenharam o globo; o homem viajou à Lua e caminhou pelo espaço. E, nesse tempo todo, as obras de engenharia erguidas há dois milênios continuaram de pé.


Leia mais notícias em Ciência e Saúde

Por muito tempo, os cientistas se perguntaram qual o segredo por trás de tanta solidez. Não apenas pela perenidade das estruturas, mas pelo fato de parecerem cada vez mais firmes. Essa é uma pergunta que a geóloga Marie Jackson, da Universidade de Utah, nos Estados Unidos, vem se fazendo desde que tirou um ano sabático em Roma. Ao estudar depósitos de rochas vulcânicas, ela conta que ficou encantada com o papel que o material desempenhou na produção do extremamente durável concreto romano. A partir daí, decidiu desvendar o segredo da resiliência da arquitetura daquela civilização.

Ao estudar estruturas em microescala das construções marinhas romanas, Jackson descobriu que, ao passar pelo concreto, a água do mar faz inflar os minerais agrupados nos blocos, aumentando ainda mais a coesão das moléculas. Assim, quanto mais exposição dos píeres e quebra-mares ao oceano, mais firmes eles se tornam. O resultado do estudo foi publicado na revista American Mineralogist.

A mineralogista e geóloga explica que os romanos fabricavam concreto a partir de uma mistura de cinza vulcânica, limo e água marinha, obtendo, assim, a argamassa. Em seguida, acrescentavam pedaços de rocha vulcânica para dar robustez ao material. Essa combinação é chamada de reação pozolânica, nome escolhido devido à cidade de Pozzuoli, na Baía de Nápoles. Os romanos podem ter tido a ideia de compor a mistura dessa forma inspirados pelos depósitos naturais de argamassa vulcânica natural comuns na área e chamados de tufos, como descrito por Plínio. Esse concreto era usado em muitas construções arquitetônicas, incluindo o Panteon e os Mercados de Trajano, de Roma. Estruturas marinhas massivas protegiam os portos do mar aberto e serviam como área de ancoragem para navios e armazéns.

Hoje, o cimento Portland, o mais usado nas construções modernas, também usa rochas agregadas, mas com uma importante diferença: a areia e as partículas de cascalho são inertes. Qualquer reação com a pasta de cimento pode formar géis que se expandem e racham o concreto. “Essa reação ocorre em todos os lugares do mundo e é uma das principais causas da destruição de estruturas de concreto feitas com cimento”, conta Jackson.

Alta temperatura


Em 2009, a pesquisadora estudou também pedaços de concreto do porto romano coletado pelo projeto Romacons e descobriu um mineral excepcionalmente raro, a tobermorita de alumínio, na argamassa marinha. Os cristais minerais se formaram nas partículas do limo por meio da reação pozolânica, quando expostas a temperaturas mais altas. A presença da tobermorita de alumínio surpreendeu Jackson. “Isso é muito difícil de fazer”, diz, sobre o mineral. Para se ter ideia, para sintetizá-lo são necessárias altíssimas temperaturas e, mesmo assim, a quantidade obtida é pequena.

No estudo, a pesquisadora voltou-se novamente aos concretos do projeto Romacons, e os examinou com diversos métodos. Ela descobriu que a tobermorita de alumínio e um mineral semelhante, a filipisita, são formadas nas partículas de pedra-pomes da matriz da argamassa. De trabalhos anteriores, Jackson sabia que o processo pozolânico de cura do concreto romano era de curta duração. Algo além disso deveria ter feito os minerais crescerem a baixas temperaturas. “Ninguém produz tobermorita a 20ºC”, diz. “Bem, exceto os romanos.”

“Como geólogos, nós sabemos que as rochas mudam. Mudança é algo constante em materiais terrestres. Então, como a mudança influencia a durabilidade das estruturas romanas?”, questiona. A pesquisadora concluiu que a percolação da água do mar pelo concreto nos quebra-mares e píeres faz dissolver componentes da rocha vulcânica, permitindo o crescimento de novos minerais de grande alcalinidade, particularmente tobermorita de alumínio e filipisita. Essa primeira tem composição rica em sílica, semelhante aos cristais das rochas vulcânicas.

Por sua vez, os cristais têm um formato que reforça a matriz da cementação. Interligadas, as placas minerais aumentam a resistência do concreto à fratura. Segundo Jackson, esse processo corrosivo normalmente seria algo ruim para os materiais modernos. “Estamos vendo um sistema que é o oposto de tudo que queremos no concreto baseado em cimento”, diz. “Estamos olhando para um sistema que melhora em uma troca química com a água do mar.”

Substitutos

Dada a durabilidade do concreto romano, é de se imaginar o porquê de ele não voltar a ser usado, já que o cimento Portland produz emissões substanciais de dióxido de carbono. “A receita se perdeu por completo”, lamenta a cientista. Ela estudou extensivamente os antigos textos romanos, mas ainda não descobriu neles os métodos precisos de mistura da argamassa marinha para, assim, recriar o concreto. “Os romanos tiveram sorte com o tipo de rocha que tinham à disposição. Eles observaram que a cinza vulcânica produz cimento, que produz o tufo. Nós não temos essas rochas em muitas partes do mundo. Então, teríamos de ter substitutos”, justifica.

Agora, Jackson está trabalhando com o engenheiro geológico Tom Adams para desenvolver uma substituição na receita, mas usando materiais do oeste norte-americano. A água do mar, em seu experimento, vem de Berkeley, na Califórnia, e foi coletada pela própria pesquisadora. O concreto romano leva tempo para se fortificar com a água do mar e tem resistência menor à compressão que o cimento Portland. Por essas razões, é improvável que ele possa se tornar um material popular, mas, em tese, poderia ser útil em alguns contextos particulares.

A pesquisadora diz que, enquanto muitas questões sobre a argamassa do concreto foram respondidas, as reações químicas a longo prazo nos materiais agregados continuam inexploradas. Ela pretende continuar a missão de Plínio e de outros estudiosos romanos que trabalharam incessantemente para descobrir os segredos desse concreto. “Os romanos se preocupavam com isso”, diz. “Se tivermos de construir no mar, temos de nos preocupar também.”

Comentários Os comentários não representam a opinião do jornal;
a responsabilidade é do autor da mensagem.