Finalmente sabemos porque o betão romano resistiu quase 2.000 anos.

Um estaleiro de construção com quase 2,000 anos, datado do alegado momento da destruição de Pompeia em 79 d.C., trouxe novas provas sobre o segredo do betão ultra-resistente da Roma Antiga.

No ano passado, sob as cinzas vulcânicas que soterraram Pompeia, arqueólogos descobriram um estaleiro completamente intacto - um raro registo do trabalho de construção romano, preservado como se o tempo tivesse parado.

Entre os achados, havia montes de materiais organizados com cuidado, incluindo os componentes usados para preparar o célebre betão duradouro presente em monumentos como o Panteão, cuja imensa cúpula, sem armaduras, se mantém de pé há milénios.

A técnica de “mistura a quente” no betão da Roma Antiga

Uma análise recente indica que a chave está numa técnica a que o cientista de materiais Admir Masic, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), chama “mistura a quente”.

O processo passa por combinar diretamente os ingredientes do betão: uma mistura de cinza vulcânica chamada pozolana, juntamente com cal viva, que ao reagir com água gera um calor intenso no interior da massa.

“Os benefícios da mistura a quente são dois”, afirmou Masic em 2023, quando identificou a técnica pela primeira vez através de ensaios experimentais.

“Primeiro, quando o betão no seu conjunto é aquecido a temperaturas elevadas, permite químicas que não são possíveis se se usar apenas cal apagada, produzindo compostos associados a altas temperaturas que, de outra forma, não se formariam. Segundo, este aumento de temperatura reduz significativamente os tempos de cura e de presa, uma vez que todas as reações são aceleradas, permitindo uma construção muito mais rápida.”

Há ainda um terceiro benefício, determinante: os fragmentos sobreviventes, ou clastos, de cal conferem ao betão uma capacidade extraordinária de auto-reparação. Este pode ser um dos principais motivos pelos quais tantos monumentos romanos continuam de pé, enquanto estruturas de outras civilizações se degradaram com o tempo.

Quando surgem fissuras no betão, estas tendem a propagar-se preferencialmente na direção dos clastos de cal, que apresentam maior área de superfície do que outras partículas da matriz. Ao entrar água na fissura, reage com a cal e forma uma solução rica em cálcio; esta seca e endurece sob a forma de carbonato de cálcio, “colando” a fissura e impedindo que se alastre.

“Há a importância histórica deste material e, depois, há a importância científica e tecnológica de o compreender”, diz Masic.

“Este material consegue curar-se a si próprio ao longo de milhares de anos, é reativo e é altamente dinâmico. Sobreviveu a sismos e a vulcões. Resistiu sob o mar e sobreviveu à degradação causada pelos elementos.”

Vitruvius, De architectura e o enigma da cal apagada

Embora a “mistura a quente” resolvesse várias questões relacionadas com o betão romano, abriu uma nova: a receita não correspondia à descrição do modo de fabricar este material na obra De architectura, um tratado do século 1 a.C. do arquiteto Vitruvius.

O método vitruviano começava por misturar a cal com água - um procedimento conhecido como apagamento - e só depois combinar a cal apagada com a pozolana. No entanto, este processo não gera os clastos de cal observados em amostras reais de betão romano.

Esta discrepância intriga cientistas há muito tempo. Os textos de Vitruvius constituem os documentos mais completos que chegaram até nós sobre arquitetura e construção romanas. Ele descreve uma técnica chamada opus caementicium para erguer paredes, mas as evidências físicas obtidas em edifícios antigos contrariavam as suas instruções.

Pompeia fornece a prova: pozolana, cal viva e clastos de cal pré-misturados

Os materiais encontrados em Pompeia parecem pôr fim ao mistério. Masic e a sua equipa recorreram a análise isotópica em cinco dos montes de materiais secos, identificando pozolana composta por pedra-pomes e cinza lítica, cal viva e até clastos de cal.

O detalhe mais revelador foi o facto de estes ingredientes secos estarem pré-misturados - um verdadeiro “indício arqueológico” incontornável.

Ao microscópio, as amostras de argamassa das paredes exibiram marcas inequívocas da mistura a quente: clastos de cal fraturados, bordos de reação ricos em cálcio que se desenvolveram para dentro das partículas de cinza vulcânica e pequenos cristais de calcite e aragonite a formar-se no interior das vesículas da pedra-pomes.

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

“Através destes estudos de isótopos estáveis, conseguimos acompanhar estas reações críticas de carbonatação ao longo do tempo, o que nos permitiu distinguir a cal misturada a quente da cal apagada originalmente descrita por Vitruvius”, afirma Masic.

“Estes resultados revelaram que os Romanos preparavam o seu material ligante pegando em calcário calcinado (cal viva), moendo-[o] até um determinado tamanho, misturando-o a seco com cinza vulcânica e, depois, adicionando água para criar uma matriz cimentícia.”

Isto não significa necessariamente que Vitruvius estivesse errado - é possível que descrevesse um método alternativo para produzir betão, ou que o seu texto tenha sido interpretado de forma incorreta -, mas aponta para que a forma mais durável do material dependesse da técnica de mistura a quente.

O que o betão moderno pode aprender com a auto-reparação

Na perspetiva dos investigadores, esta é informação que pode ser integrada nos processos atuais de fabrico de betão, muitos séculos depois da queda do Império Romano, que deixou os seus monumentos como lembrança não só da sua grandeza, mas também da engenhosidade do seu povo.

O betão moderno é um dos materiais de construção mais usados no mundo. Ao mesmo tempo, revela uma durabilidade surpreendentemente fraca, degradando-se muitas vezes em poucas décadas sob stress ambiental. A sua produção também é muito negativa para o ambiente, exigindo elevados recursos e contribuindo para emissões de gases com efeito de estufa.

Melhorar a durabilidade do betão, por si só, pode torná-lo substancialmente mais sustentável.

“Não queremos copiar por completo o betão romano hoje. Queremos apenas traduzir algumas frases deste livro de conhecimento para as nossas práticas de construção modernas”, diz Masic, que criou uma empresa chamada DMAT para fazer exatamente isso.

“A forma como estes poros nos ingredientes vulcânicos podem ser preenchidos através de recristalização é um processo de sonho que queremos transportar para os nossos materiais modernos. Queremos materiais que se regenerem.”

A investigação foi publicada na Nature Communications.