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La tumba de la noble dama revela nuevos secretos de hormigón antiguo en la antigua Roma

Zoom / La Tumba de Cacilia Metella es un mausoleo ubicado en las afueras de Roma, a tres millas de Via Appia.

Entre los muchos sitios turísticos famosos de Roma, hay un impresionante mausoleo de 2.000 años a lo largo de la Via Appia conocido como el Tumba de Cecilia MetellaNabila vivió en el siglo I d.C. Lord Byron fue uno de los que se maravillaron con el Templo, incluso refiriéndose a él en su poema épico Peregrinación del niño Harold (1812-1818). Los científicos ahora han analizado muestras de hormigón antiguo utilizado para construir la tumba y describen sus hallazgos en un publicó un artículo en octubre en el Journal of the American Ceramic Society.

“La construcción de este monumento e hito innovador y muy poderoso en la Via Appia Antica indica que [Caecilia Metella] Era muy respetado ” La coautora Mary Jackson dijo:, geofísico en Universidad de Utah. “La textura del hormigón después de 2050 años refleja una presencia fuerte y resistente”.

como hoy cemento Portland (componente esencial del hormigón moderno), antiguo hormigón romano Básicamente era una mezcla de suspensión semilíquida y agregado. El cemento Portland generalmente se fabrica calentando piedra caliza y arcilla (así como arenisca, ceniza, tiza y hierro) en un horno. Luego, el clinker resultante se muele hasta obtener un polvo fino, agregando solo un toque de yeso; cuanto más alto, mejor para obtener una superficie lisa y plana. Pero el agregado utilizado para hacer el hormigón romano eran piezas de piedra o ladrillos del tamaño de un puño.

en su tesis arquitectura (alrededor del 30 d.C.), arquitecto e ingeniero romano Vitruvio Escribió sobre cómo construir muros de hormigón para estructuras funerarias que pudieran durar mucho tiempo sin caer en ruinas. Recomendó que las paredes tuvieran al menos dos pies de espesor, hechas de “piedra roja cuadrada o de ladrillo o lava colocada en capas”. Los agregados de ladrillos o rocas ígneas deben unirse con una lechada consistente en cal apagada, fragmentos porosos de vidrio y cristales de erupciones volcánicas (conocidas como tefra volcánica).

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Muelle de Kosanos, Orbetello, Italia.  Un estudio de 2017 descubrió que la formación de cristales en el hormigón utilizado para construir diques ayudó a prevenir la formación de grietas.
Zoom / Muelle de Kosanos, Orbetello, Italia. Un estudio de 2017 descubrió que la formación de cristales en el hormigón utilizado para construir diques ayudó a prevenir la formación de grietas.

Jackson había estado estudiando las propiedades inusuales del antiguo hormigón romano durante muchos años. Por ejemplo, ella y muchos colegas he analizado El mortero utilizado en el hormigón del que está compuesto. Mercados de Trajano, construido entre los años 100 y 110 d.C. (probablemente el centro comercial más antiguo del mundo). Les interesaba especialmente el “pegamento” utilizado en la fase de unión del material: silicato de calcio-aluminio hidratado (CASH), reforzado con cristales de Stratlingette. Descubrieron que los cristales de la puerta de estratificación impedían la formación y propagación de microgrietas en la lechada, lo que puede provocar fracturas más grandes en las estructuras.

En 2017, Jackson fue coautor papel Análisis de la forma concreta de las ruinas de los rompeolas a lo largo de la costa mediterránea de Italia, que durante dos mil años han resistido el duro entorno marino. Las constantes olas de agua salada que chocaban contra las paredes habían convertido hace mucho tiempo en ruinas las modernas paredes de hormigón, pero las murallas romanas parecen haberse hecho más fuertes de hecho.

Jackson y sus colegas descubrieron que el secreto de su longevidad era una receta especial, que involucraba una mezcla de cristales raros y un metal poroso. Específicamente, la exposición al agua de mar desencadenó reacciones químicas dentro del concreto, lo que provocó la formación de cristales de tobermorita de aluminio a partir de la filipsita, un mineral común que se encuentra en las cenizas volcánicas. Los cristales se adhieren a la roca, lo que nuevamente evita la formación y propagación de grietas que habrían debilitado las estructuras.

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Por lo tanto, Jackson estaba naturalmente fascinado por la Caecilia Metella, que es considerada uno de los monumentos mejor conservados de la Vía Apia. Jackson visitó el cementerio en junio de 2006, cuando tomó pequeñas muestras de mortero para analizar. Aunque el día de su visita fue muy caluroso, recuerda que nada más entrar al corredor del santuario, el aire estaba muy frío y húmedo. “Fue muy tranquilo, excepto por el aleteo de la paloma en el centro abierto de la estructura circular”, Jackson dijo.

Escrito en una placa en la tumba
Zoom / Una placa en la tumba dice “Para Caecilia Metella, hija de Quintus Criticus, [and wife] Craso “.

Carol Radato / CC BY-SA 2.0.2

Casi nada se sabe de Lady Cecilia Metella, la noble cuyos restos fueron enterrados en la tumba, aparte de que era hija de un cónsul romano. Quintus Caecilius Metellus Creticus. casarse Marcus Licinius Craso, padre de (del mismo nombre) fue parte de primer trío, con Julio César Y Pompeya la Grande. Probablemente fue su hijo, también llamado Marcus Licinius Craso, ¿Por qué es fácil para los historiadores rastrear el linaje familiar? – quien ordenó la construcción del santuario, que probablemente fue construido en alguna ocasión entre el 30 y el 10 a. C.

Se supone que el sarcófago de mármol del Palazzo Farnese es de la tumba de Caecilia Metella, pero puede que no perteneciera a los nobles, ya que data de entre 180 y 190 d.C. Además, la cremación era una de las tradiciones funerarias más comunes en el momento de la muerte de la dama, por lo que los historiadores creen que la tumba de Silla pudo haber contenido alguna vez una urna funeraria, en lugar de una especie de sarcófago de piedra.

La estructura de la tumba en sí es de mayor interés para estudiosos como Jackson y sus colegas. El santuario está ubicado en lo alto de una colina. Hay una rotonda cilíndrica sobre una plataforma cuadrada, con un castillo adjunto a la parte trasera que se construyó en algún momento del siglo XIV. El exterior tiene una placa con la inscripción “A Caecilia Metella, hija de Quintus Creticus [and wife] Craso “.

Lava sobre la tefra volcánica en la subestructura del cementerio.
Zoom / Lava sobre la tefra volcánica en la subestructura del cementerio.

Mary Jackson

Los cimientos están parcialmente construidos sobre él. roca de toba (ceniza volcánica que se comprimió bajo presión) y rocas de lava del antiguo flujo que una vez cubrió el área hace unos 260.000 años. Tanto la plataforma como la rotonda constan de varias capas de hormigón grueso, rodeadas de bloques de piedra caliza como marco mientras las capas de hormigón se forman y solidifican. Las paredes de la torre tienen 24 pies de espesor. Originalmente habría habido un montículo de tierra cónico en la parte superior, pero luego fue reemplazado por murallas medievales.

Para ver más de cerca la microestructura del mortero, Jackson se asoció con sus colegas del MIT Linda Seymour y Admir Musk, así como con Nobumichi Tamura del Lawrence Berkeley Lab. Tamura analizó muestras en fuente de luz avanzada, lo que les ayudó a identificar y dirigir los diferentes minerales presentes en las muestras. La línea de haz de ALS produce rayos X potentes del tamaño de una micra, que pueden penetrar todo el espesor de las muestras en Tamura. El equipo también tomó imágenes de las muestras con un microscopio electrónico de barrido.

Descubrieron que el mortero de la tumba es similar al que se usa en las paredes de la tumba Mercados de Trajano: Tefra volcánica de Pozzolane Rosse flujo de lava, une grandes piezas de ladrillo y lava. Sin embargo, la tefra usada en la lechada de la tumba contiene mucha leucita rica en potasio. A lo largo de los siglos, el agua de lluvia y el agua subterránea se filtraron a través de las paredes de la tumba, disolviendo la leucita y liberando potasio. Esto sería un desastre en el hormigón moderno, lo que provocaría microgrietas y un grave deterioro estructural.

Evidentemente, esto no sucedió con la tumba. ¿pero porque? Jackson y otros. Determinó que el potasio del mortero se disolvía a su vez y reconstituía eficazmente la fase de unión al EFECTIVO. Algunas partes permanecieron intactas incluso después de más de 2000 años, mientras que otras parecían más suaves y mostraban algunos signos de hendidura. De hecho, la estructura es algo similar a la de los nanocristales.

Imagen de microscopio electrónico de barrido del mortero.
Zoom / Imagen de microscopio electrónico de barrido del mortero.

Mary Jackson

“Resulta que las capas intermedias en el antiguo hormigón romano de la necrópolis de Caecilia Metella están en constante evolución a través de la reconstrucción a largo plazo”. Máscara dijo. “Estas reconstrucciones fortalecen las regiones interfaciales y es probable que contribuyan a mejorar el rendimiento mecánico y la resistencia a fallas de materiales más antiguos”.

Cuanto más aprendieran los científicos sobre la composición exacta de los minerales y compuestos utilizados en el hormigón romano, más cerca estarían de poder reproducir estas cualidades en el hormigón de hoy, como encontrar un sustituto adecuado (como las cenizas volantes de carbón) para las extremadamente rocas ígneas raras que usaban los romanos. Esto puede reducir las emisiones de energía de la producción de hormigón hasta en un 85 por ciento y mejorar en gran medida la vida útil de las estructuras de hormigón modernas.

“Un enfoque en el diseño de hormigón moderno con capas intermedias reforzadas continuamente puede proporcionarnos otra estrategia para mejorar la durabilidad de los materiales de construcción modernos”, Máscara dijo. “Hacer esto incorporando ‘sabiduría romana’ probada en el tiempo proporciona una estrategia sostenible que mejorará la continuidad de nuestras soluciones modernas en órdenes de magnitud”.

DOI: Revista de la Sociedad Americana de Cerámica, 2021. 10.1111 / Jess .18133 (Acerca de los DOI).