En la búsqueda de construir mejor para el futuro, algunos miran al pasado. Antiguos constructores en varias partes del mundo crearon estructuras que aún se mantienen en pie hoy, miles de años después, desde ingenieros romanos que construyeron gruesas barreras de concreto para contener el mar, hasta albañiles mayas que elaboraron esculturas de yeso en honor al mar. de sus dioses y de los constructores chinos que erigieron muros contra los invasores.
Muchas estructuras más nuevas ya están cerca de su fecha de vencimiento: el concreto que forma gran parte de nuestro mundo moderno ha una esperanza de vida que oscila entre 50 y 100 años.
Un número cada vez mayor de científicos ha estado estudiando materiales utilizados en tiempos muy antiguos: quitando pequeños pedazos de edificios, examinando textos históricos, mezclar fórmulas para copiar las antiguas– con la esperanza de descubrir cómo han podido perdurar durante milenios.
Esta ingeniería inversa ha encontrado una sorprendente lista de ingredientes que se mezclaron para levantar los edificios antiguos, materiales como corteza de árbol, ceniza volcánica, arroz, cerveza e incluso orina. Estas adiciones inesperadas podrían ser cruciales para algunas propiedades bastante impresionantes, como la capacidad de fortalecerse con el tiempo y “curar” las grietas cuando se forman.
Descubrir cómo copiar esas características podría tener impactos reales hoy: Aunque nuestro hormigón moderno tiene la fuerza para soportar enormes rascacielos e infraestructura pesada, no puede competir con la fuerza de estos materiales antiguos.
Y ante la creciente amenaza del cambio climático, hay un aumento Llaman a hacer la construcción más sostenible. Un informe reciente de las Naciones Unidas estima que el entorno construido es responsable de más de un tercio de las emisiones globales de CO2, y la producción de cemento por sí sola genera más del 7 por ciento de esas emisiones.
“Si se mejoran las propiedades del material utilizando… recetas tradicionales de los mayas o de los antiguos chinos, se puede producir material que se puede utilizar en construcciones modernas de una manera mucho más sostenible”, dijo Carlos Rodríguez Navarro, investigador de patrimonio cultural de la Universidad de Granada, España.
El ‘jugo’ de los árboles: La estrategia de los mayas para hacer construcciones fuertes
En Copán, un sitio arqueológico maya en Honduras, intrincados Las esculturas y templos de cal permanecen intactos incluso después de más de mil años de estar expuesto a un ambiente cálido y húmedo. Y, según un estudio publicado este año, el secreto de la longevidad de estas estructuras podría estar en los árboles que brotan entre ellas.
Los investigadores aquí tenían un vínculo vivo con los creadores de las esculturas: Se reunieron con albañiles locales de Honduras que remontaron su ascendencia a los constructores mayas, explicó Rodríguez Navarro, quien trabajó en el estudio.
Los albañiles sugirieron utilizar extractos de árboles locales de chukum y jiote en la mezcla de cal. Cuando los investigadores probaron la receta (recogieron corteza, colocaron los trozos en agua y agregaron el “jugo” del árbol resultante al material) Descubrieron que el yeso era especialmente duradero. contra daños físicos y químicos.
Cuando los científicos examinaron el proceso de cerca, descubrieron que trozos de material orgánico del jugo del árbol se incorporaban a la estructura molecular del yeso. De esta manera, el yeso maya tenía la capacidad de imitar estructuras naturales robustas como conchas marinas y las espinas de los erizos, y tomar prestada parte de su resistencia, dijo Rodríguez Navarro.
Los estudios han descubierto todo tipo de materiales naturales mezclados en estructuras creadas hace mucho tiempo: extractos de frutas, leche, cuajada de queso, cerveza e incluso estiércol y orina. El mortero que mantiene unidas algunas de las estructuras más famosas de China, incluidas la Gran Muralla y la Ciudad Prohibida, incluye rastros de almidón de arroz pegajoso.
¿Suerte o habilidad?
Algunos de estos antiguos constructores podrían simplemente haber tenido suerte, dijo Cecilia Pesce, científica de materiales de la Universidad de Sheffield en Inglaterra. Echaron prácticamente cualquier cosa en sus mezclas, siempre que fuera barato y estuviera disponible, y los que no funcionaron se desmoronaron hace mucho tiempo.
“Pondrían todo tipo de cosas en la construcción”, señaló Pesce. “Y ahora sólo nos quedan los edificios que sobrevivieron. Por tanto, es como un proceso de selección natural”.
Pero algunos materiales parecen mostrar más intencionalidad, como en la India, donde los constructores Hicieron mezclas de materiales locales para producir diferentes propiedades.dijo Thirumalini Selvaraj, ingeniero civil y profesor del Instituto de Tecnología Vellore de ese país.
Según la investigación de Selvaraj, en las zonas húmedas de la India, los constructores utilizaron hierbas locales que ayudan a las estructuras a hacer frente a la humedad. A lo largo de la costa, agregaron azúcar moreno, que puede ayudar a proteger contra los daños causados por la sal. Y en zonas con mayor riesgo sísmico, utilizaron “ladrillos flotantes” superligeros hechos de cáscara de arroz.
“Conocen la región, conocen las condiciones del terreno, conocen el clima”, señaló Selvaraj. “Entonces diseñan un material de acuerdo con esto”.
¿Es el hormigón de la antigua Roma mejor que el actual?
Muchos investigadores han recurrido a los romanos en busca de inspiración. Alrededor del año 200 a.C. (a.C.), los arquitectos romanos estaban construyendo Impresionantes estructuras de hormigón que han resistido el paso del tiempodesde la altísima cúpula del Panteón hasta los robustos acueductos que aún hoy transportan agua.
Incluso en los puertos, donde el agua del mar azota las estructuras desde hace siglos, se pueden encontrar hormigón “prácticamente como estaba cuando fue vaciado hace 2 mil años”dijo John Oleson, arqueólogo de la Universidad de Victoria en Canadá.
La mayoría del hormigón moderno comienza con cemento Portland, un polvo que se obtiene calentando piedra caliza y arcilla a temperaturas muy altas y pulverizándolas. ese cemento Mezclado con agua para crear una pasta químicamente reactiva.. Luego se añaden trozos de material como piedra y grava, y la pasta de cemento los une formando una masa de hormigón.
Según registros de arquitectos antiguos como Vitruvio, el proceso romano fue similar. Los antiguos constructores Mezclaron materiales como piedra caliza quemada y arena volcánica. con agua y grava, creando reacciones químicas para unir todo.
Ahora, los científicos creen haber encontrado una razón crucial por la cual el hormigón romano ha sostenido estructuras durante miles de años: El material antiguo tiene un poder inusual para repararse a sí mismo.. Aún se desconoce exactamente cómo lo hace, pero los científicos están empezando a encontrar pistas.
En un estudio publicado este año, Admir Masic, ingeniero civil y ambiental del Instituto Tecnológico de Massachusetts, propuso que esta energía proviene de trozos de cal que se colocaban aquí y allá sobre todo el material romano, en lugar de mezclarse uniformemente. Los investigadores solían pensar que estos trozos eran una indicación de que los romanos no estaban mezclando sus materiales lo suficientemente bien.
Más bien, después de analizar muestras concretas de Privernum, una antigua ciudad en las afueras de Roma, los científicos descubrieron que Las piezas podrían estimular la capacidad del material para “autocurarse”. Cuando se forman grietas, el agua puede filtrarse en el hormigón, explicó Masic. Esa agua activa los trozos de cal que allí se colocaron, desencadenando nuevas reacciones químicas que pueden rellenar las secciones dañadas.
Marie Jackson, geóloga de la Universidad de Utah, tiene un punto de vista diferente. Su investigación ha encontrado que La clave podría estar en los materiales volcánicos específicos. utilizado por los romanos.
Los constructores recogieron rocas volcánicas que quedaron en el paisaje después de las erupciones y las mezclaron con el hormigón. Este material naturalmente reactivo cambia con el tiempo al interactuar con elementosDijo Jackson, permitiéndole sellar las grietas que se forman.
La capacidad de seguir adaptándose con el tiempo. “Es verdaderamente la genialidad del material”Jackson señaló. “El hormigón estaba tan bien diseñado que se mantiene solo”.
¿Había antiguos rascacielos romanos?
Los constructores de hoy no pueden simplemente copiar recetas antiguas. Aunque el hormigón romano duró mucho tiempo, no podía soportar cargas pesadas: “No fue posible construir un rascacielos moderno con hormigón romano”, dijo Oleson. “Se derrumbaría cuando llegara al tercer piso”.
Más bien, los investigadores están intentando tomar algunas de las especialidades del material antiguo y añadirlas a mezclas modernas. Masic forma parte de una empresa de reciente creación que intenta construir nuevos proyectos utilizando hormigón “autocurativo”, inspirado en la experiencia de los romanos. Y Jackson está trabajando con el Cuerpo de Ingenieros del Ejército para Diseñar estructuras de hormigón que puedan resistir bien el agua de mar. —como los que se ven en los puertos romanos—para ayudar a proteger las costas del aumento del nivel del mar.
No necesitamos hacer cosas que duren tanto tiempo. como los que hicieron los romanos para tener un impacto, dijo Masic. Si sumamos 50 o 100 años a la vida útil del hormigón“A largo plazo necesitaremos menos demoliciones, menos mantenimiento y menos material”.
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