La tomba della nobildonna svela nuovi segreti dell’antico cemento nell’antica Roma

Tra i tanti famosi siti turistici di Roma, c’è un imponente mausoleo di 2000 anni lungo la Via Appia noto come il La tomba di Cecilia Metella, nobile vissuto nel I secolo d.C. Lord Byron fu tra coloro che rimasero meravigliati del Tempio, anche facendo riferimento ad esso nel suo poema epico Il pellegrinaggio del bambino Harold (1812-1818). Gli scienziati hanno ora analizzato campioni di cemento antico usato per costruire la tomba e hanno descritto le loro scoperte in a pubblicato un articolo in ottobre sul Journal of the American Ceramic Society.

“La costruzione di questo monumento e punto di riferimento innovativo e molto potente sulla Via Appia Antica indica che [Caecilia Metella] Era molto rispettato» La coautrice Mary Jackson ha dichiarato:, geofisico in Università dello Utah. «La trama del cemento dopo 2050 anni riflette una presenza forte e resiliente».

come oggi cemento Portland (componente essenziale del calcestruzzo moderno), vecchio cemento romano Era fondamentalmente una miscela di impasto semiliquido e aggregato. Il cemento Portland viene solitamente prodotto riscaldando calcare e argilla (oltre a arenaria, cenere, gesso e ferro) in un forno. Il clinker risultante viene quindi macinato in polvere fine, aggiungendo solo un tocco di gesso: più è alto, meglio è per ottenere una superficie liscia e piana. Ma l’aggregato usato per fare il cemento romano era pezzi di pietra o mattoni delle dimensioni di un pugno

nella sua tesi architettura (circa 30 d.C.), architetto e ingegnere romano Vitruvio Scrisse di come costruire muri di cemento per strutture funerarie che potessero durare a lungo senza cadere in rovina. Raccomandava che i muri fossero spessi almeno due piedi, fatti o di «pietra rossa quadrata o di mattoni o di lava a strati». Gli aggregati di mattoni o rocce ignee devono essere legati con un impasto liquido costituito da calce spenta e frammenti porosi di vetro e cristalli provenienti da eruzioni vulcaniche (nota come tefra vulcanica).

Jackson studiava da molti anni le proprietà insolite dell’antico calcestruzzo romano. Ad esempio, lei e molti colleghi ho analizzato La malta utilizzata nel calcestruzzo di cui è composta Mercati di Traiano, costruito tra il 100 e il 110 d.C. (probabilmente il centro commerciale più antico del mondo). Erano particolarmente interessati alla «colla» utilizzata nella fase di legame del materiale: calcio-alluminio silicato idrato (CASH), rinforzato con cristalli di Stratlingette. Hanno scoperto che i cristalli strattlegate hanno impedito la formazione e la diffusione di microfratture nel liquame, che possono portare a fratture più grandi nelle strutture.

Nel 2017, Jackson è stato co-autore carta Analisi della forma concreta delle rovine delle dighe lungo la costa mediterranea d’Italia, che per duemila anni hanno resistito al duro ambiente marino. Le continue ondate di acqua salata che si infrangono contro le mura avrebbero trasformato molto tempo fa in rovine le moderne mura di cemento, ma le mura romane sembrano essere diventate più forti in realtà.

Jackson e i suoi colleghi hanno scoperto che il segreto della sua longevità era una ricetta speciale, che prevedeva una miscela di cristalli rari e un metallo poroso. In particolare, l’esposizione all’acqua di mare ha innescato reazioni chimiche all’interno del calcestruzzo, causando la formazione di cristalli di tobermorite di alluminio dalla phillipsite, un minerale comune presente nelle ceneri vulcaniche. I cristalli sono attaccati alla roccia, il che impedisce nuovamente la formazione e la diffusione di crepe che avrebbero indebolito le strutture.

Jackson era quindi naturalmente affascinato dalla Cecilia Metella, considerata da molti uno dei monumenti meglio conservati della via Appia. Jackson ha visitato il cimitero nel giugno 2006, quando ha prelevato piccoli campioni di malta per l’analisi. Sebbene il giorno della sua visita sia stato molto caldo, ricorda che non appena è entrata nel corridoio del santuario, l’aria era estremamente fredda e umida. «Era molto calmo, tranne per il battito del piccione nel centro aperto della struttura circolare», Jackson ha detto.

Quasi nulla si sa di Lady Caecilia Metella, la nobildonna i cui resti furono sepolti nella tomba, se non che era figlia di un console romano, Quintus Caecilius Metellus Creticus. si è sposato Marco Licinio Crasso, padre di (con lo stesso nome) faceva parte di primo terzetto, con Giulio Cesare e Pompei la Grande. Probabilmente era suo figlio, anche lui di nome Marco Licinio CrassoPerché è facile per gli storici risalire al lignaggio familiare? – che ordinò la costruzione del santuario, edificato probabilmente in alcune occasioni tra il 30 e il 10 aC.

Il sarcofago marmoreo di Palazzo Farnese dovrebbe provenire dalla tomba di Cecilia Metella, ma potrebbe non essere stato dei nobili in quanto databile tra il 180 e il 190 d.C. Inoltre, la cremazione era una delle tradizioni funerarie più comuni al momento della morte della donna, e quindi gli storici ritengono che la tomba di Silla potrebbe aver contenuto un’urna funeraria, piuttosto che una sorta di sarcofago di pietra.

La struttura stessa della tomba è di grande interesse per studiosi come Jackson e i suoi colleghi. Il santuario si trova in cima a una collina. C’è una rotonda cilindrica in cima a una piattaforma quadrata, con un castello attaccato alla parte posteriore che fu costruito nel XIV secolo. L’esterno reca una targa con l’iscrizione: “A Caecilia Metella, figlia di Quinto Cretico [and wife] Crasso».

La fondazione è parzialmente costruita su di essa roccia di tufo (ceneri vulcaniche compresse sotto pressione) e rocce laviche dell’antica colata che ricopriva l’area circa 260.000 anni fa. Sia la piattaforma che la rotonda sono costituite da diversi strati di cemento spesso, circondati da blocchi di calcare come una struttura mentre gli strati di cemento si formano e si solidificano. Le mura della torre sono spesse 24 piedi. In origine ci sarebbe stato un tumulo di terra conico in cima, ma questo fu poi sostituito da bastioni medievali.

Per dare un’occhiata più da vicino alla microstruttura della malta, Jackson ha collaborato con i colleghi del MIT Linda Seymour e Admir Masek, nonché con Nobumichi Tamura del Lawrence Berkeley Lab. Tamura ha analizzato i campioni in sorgente di luce avanzata, che li ha aiutati a identificare e dirigere i molti minerali diversi presenti nei campioni. La linea di fasci ALS produce raggi X potenti, di dimensioni micron, che possono penetrare l’intero spessore dei campioni, in Tamura. Il team ha anche ripreso i campioni con un microscopio elettronico a scansione.

Hanno scoperto che la malta della tomba è simile a quella usata nelle pareti della tomba Mercati di Traiano: Tefra vulcanica di Pozzolane Rosse flusso di lava, lega insieme grandi pezzi di mattoni e lava. Tuttavia, la tephra usata nel liquame della tomba contiene molta leucite ricca di potassio. Nel corso dei secoli, le acque piovane e sotterranee sono filtrate attraverso le pareti della tomba, dissolvendo la leucite e rilasciando potassio. Questo sarebbe un disastro nel calcestruzzo moderno, con conseguente microfessurazioni e grave deterioramento strutturale.

Ovviamente, questo non è accaduto con la tomba. ma perché? Jackson e altri. Ha determinato che il potassio nella malta si dissolveva a sua volta e ricostituiva efficacemente la fase di legame CASH. Alcune parti sono rimaste intatte anche dopo più di 2000 anni, mentre altre sembravano più morbide e mostravano alcuni segni di scollatura. In effetti, la struttura è in qualche modo simile a quella dei nanocristalli.

«Si scopre che gli intercalari nell’antico cemento romano della necropoli di Cecilia Metella sono in continua evoluzione attraverso la ricostruzione a lungo termine», Maschera ha detto. «Queste ricostruzioni rafforzano le regioni interfacciali e possono contribuire a migliorare le prestazioni meccaniche e la resistenza ai guasti dei materiali più vecchi».

Più gli scienziati imparavano a conoscere l’esatta composizione dei minerali e dei composti utilizzati nel calcestruzzo romano, più si avvicinavano alla capacità di riprodurre queste qualità nel calcestruzzo oggi, come trovare un sostituto adatto (come le ceneri volanti di carbone) per l’estremamente rare rocce ignee usate dai romani. Ciò può ridurre le emissioni energetiche della produzione di calcestruzzo fino all’85% e migliorare notevolmente la durata delle moderne strutture in calcestruzzo.

«L’attenzione alla progettazione di calcestruzzo moderno con intercalari continuamente rinforzati può fornirci un’altra strategia per migliorare la durabilità dei materiali da costruzione moderni», Maschera ha detto. «Fare questo incorporando la ‘saggezza romana’ comprovata nel tempo fornisce una strategia sostenibile che migliorerà la continuità delle nostre soluzioni moderne di ordini di grandezza».

DOI: Journal of American Ceramic Society, 2021. 10.1111 / Jess .18133 (Informazioni sui DOI).