Un pezzo di calcestruzzo recuperato dal condotto di scarico posto sotto i sedili di una latrina pubblica di Villa Adriana, nei pressi di Tivoli, custodisce da quasi 1.900 anni una trasformazione chimica tuttora in corso. All’interno del materiale, la calcite si è insinuata in pori e piccole crepe, rendendo la struttura più solida e favorendone la straordinaria resistenza nel tempo.
A rivelarlo è una ricerca pubblicata su Science Advances, frutto del lavoro di un team internazionale guidato da Xiaohong Zhu e Paulo J. M. Monteiro, ingegnere civile dell’Università della California a Berkeley. L’imperatore Adriano volle nella sua dimora terme, giardini, padiglioni e ambienti monumentali. Ma a offrire uno degli indizi più preziosi sull’ingegneria dei romani è stato, paradossalmente, un bagno.
Come la calcite ha colonizzato pori e fessure
Il reperto proveniva dalle costruzioni occidentali del Canopo, l’imponente complesso ispirato all’omonima città egiziana che fa parte della villa risalente al II secolo. Gli studiosi lo hanno esaminato tramite tomografie tridimensionali a raggi X, microscopia elettronica e analisi spettroscopiche, esplorando dalle porzioni visibili a occhio nudo fino a dettagli misurabili in nanometri.
Il calcestruzzo era stato realizzato combinando frammenti di roccia vulcanica, materiale pozzolanico, calce e una dose d’acqua piuttosto limitata, con un rapporto acqua-legante oscillante tra 0,4 e 0,45 circa. Tuttavia la composizione iniziale racconta solo una porzione della sua eccezionale durata. Il resto si è compiuto successivamente, in un arco temporale molto più ampio.
All’interno del materiale erano rimaste tracce di ossido di calcio che, venendo a contatto con l’umidità e con l’anidride carbonica presente nell’aria, hanno generato carbonato di calcio, principalmente sotto forma di calcite. I cristalli si sono sviluppati lungo le pareti dei pori e all’interno delle fessure. Alcuni hanno acquisito una conformazione fibrosa e radiale, paragonabile a sottili filamenti minerali, riducendo man mano gli spazi vuoti.
Questo fenomeno, noto come carbonatazione, ha reso il calcestruzzo più compatto, ha ostacolato i percorsi attraverso cui l’acqua poteva infiltrarsi e ha aiutato a chiudere le crepe più piccole. I ricercatori parlano infatti di una possibile capacità autoriparativa: il campione evidenzia i minerali accumulati nelle fratture, pur senza trasformare una latrina romana in un materiale indistruttibile per definizione archeologica.
La cenere vulcanica resta un ingrediente fondamentale
Questa nuova indagine arricchisce la spiegazione classica sulla resistenza del calcestruzzo romano. Gli esperti conoscono da tempo il ruolo cruciale della reazione pozzolanica: la cenere vulcanica interagisce con calce e acqua producendo composti cementizi in grado di tenere unita la miscela.
Anche nel reperto di Villa Adriana sono state individuate modeste quantità di idrati di calcio, alluminio e silicio nei pressi dei frammenti vulcanici. Questi composti rinsaldavano le zone di congiunzione tra malta e pietre, uno dei punti critici dove nei calcestruzzi possono manifestarsi cedimenti.
La calcite, tuttavia, occupava una porzione decisamente più estesa del materiale, distribuendosi nei pori e nelle fratture. Secondo gli studiosi, la carbonatazione protrattasi per secoli ha dunque operato in sinergia con le reazioni pozzolaniche: la prima ha colmato gli spazi rimasti liberi, le seconde hanno rafforzato i legami attorno agli aggregati.
Questo risultato si ricollega a un precedente studio del MIT pubblicato nel 2023. In quell’occasione i ricercatori avevano studiato i grumi bianchi di calce presenti nel calcestruzzo romano, per lungo tempo interpretati come segno di una miscelazione imprecisa. Gli esperimenti dimostrarono invece che potevano agire come depositi di calcio: quando l’acqua penetrava in una crepa, il materiale si dissolveva parzialmente per poi ricristallizzarsi nella fessura stessa.
La ricerca su Villa Adriana documenta l’esito di meccanismi simili all’interno di un campione rimasto esposto agli agenti atmosferici per quasi duemila anni. La malta romana, dunque, non restava mai davvero “conclusa”: la sua chimica proseguiva il proprio lavoro nel tempo.
Le infrastrutture attuali affrontano una complicazione ulteriore: l’acciaio
Riprodurre identica la ricetta romana non porterebbe grandi benefici. La maggior parte delle infrastrutture moderne impiega calcestruzzo armato, quindi include barre metalliche. L’ambiente fortemente alcalino del cemento protegge inizialmente il metallo dalla corrosione; ma una carbonatazione troppo profonda può ridurre il pH e favorire la formazione di ruggine. L’acciaio corroso si espande, esercita pressione sul materiale circostante e può generare nuove fratture.
I risultati dello studio potrebbero rivelarsi più applicabili a materiali privi di armature metalliche, grandi strutture in calcestruzzo massiccio, interventi di restauro o nuove formulazioni pensate per sfruttare una carbonatazione controllata. Gli autori si concentrano anche su cementi con minori quantità di clinker, il componente la cui lavorazione richiede temperature elevatissime e genera una fetta consistente delle emissioni del comparto edilizio.
I tempi rappresentano l’ostacolo più significativo. Nel campione romano la mineralizzazione è avvenuta con estrema lentezza, mentre l’anidride carbonica si infiltrava nel materiale per diffusione graduale. Parliamo di secoli, se non addirittura millenni: un ritmo del tutto inadeguato per trasformare questo fenomeno in una soluzione veloce per catturare le emissioni dell’edilizia contemporanea.
Lo studio riguarda inoltre un unico campione proveniente da una singola struttura. Le tecniche costruttive romane variavano in base alle epoche, ai territori, alle materie prime disponibili e alla destinazione degli edifici. La latrina di Villa Adriana testimonia con un livello di dettaglio raro un meccanismo di lunga durata; non rappresenta però la formula universale applicata in ogni parte dell’Impero.
Da quel condotto di scarico emerge comunque un’informazione tangibile: la trasformazione chimica del calcestruzzo romano continuava ben oltre la fase di costruzione. Aria, umidità e minerali hanno proseguito il loro compito silenzioso. Soprattutto il tempo, una risorsa di cui i cantieri odierni dispongono con notevole parsimonia.