SALVE, QVIRITES: Opera II: Caementicium et Craticium

Continuamos nuestras publicaciones dedicadas a las técnicas constructivas romanas; en este segundo artículo sobre las Opera, repasamos la letra C.

Opus Caementicium: el término procede del latín caementum, con el significado de "escombro" o "piedra sin tallar", del que luego surgirían palabras castellanas como “cemento”. Y es que precisamente se trata de eso, de un mortero o argamasa al que se le añadían piedras/guijarros/arena de todo tipo (de escombros, por ejemplo[1]). Su uso comenzó aproximadamente en torno al 150 a.C., probablemente siendo el resultado de una aculturación grecoetrusca. Dada la maleabilidad de esta técnica constructiva, su uso podía ser muy variado:

En solitario, para tapar fisuras, por ejemplo.
Dándole forma con la ayuda de un encofrado de madera, lo que permitía hitos arquitectónicos como una cúpula o bóvedas de una sola pieza, pero también soluciones más pragmáticas, como canales subterráneos de acueductos.
Para rellenar espacios vacíos entre paredes o bóvedas, o dicho de otro modo, encofrado perdido, porque luego quedaba oculto por un revestimiento de opus quadratum, vittatum o reticulatum en su mayoría. A medida que se crecía en la altura del muro, los obreros podían poner hiladas de ladrillos que iban de lado a lado en lo ancho del muro, permitiendo trabar ambos lados exteriores; con ello se mantenía una distancia constante y aumentaba la resistencia.

El hormigón romano contaba con ventajas obvias. De entrada, podía ser menos pesado que la roca, pero además, dada la rapidez de aplicado, su resistencia, durabilidad, multiplicidad de soluciones/formas y su bajo coste, no es de extrañar que muy pronto se extendiese a cada rincón del imperio. Por ello, representa el mayor logro constructivo de esta civilización, hasta el punto de que todavía hoy algunos ejemplos resisten al paso del tiempo. Su única desventaja es estética, y como ya hemos mencionado, los romanos preferían ocultarlo bajo un revestimiento de materiales más nobles o vistosos, desde mármoles y sillares hasta estuco con pintura.

¿Pero cuál era la fórmula mágica creada por los romanos para la resistencia de este hormigón? En realidad es perfectamente conocida, y consiste en una mezcla de cal viva (rocas quemadas en horno para obtener hidróxido de calcio), agua, un conglomerado de cantos pequeños o guijarros de cualquier tipo (preferiblemente toba), y puzolana, es decir, arenas volcánicas de un color amarillo-marrón-gris que se obtenían de manera natural en Puteoli (actual Pozzuoli, Nápoles). Concretamente Vitrubio nos ofrece dos combinaciones según la necesidad:

Una proporción de 1 parte de cal y 3 partes de puzolana para los morteros estructurales de edificios.
Una proporción de 1 parte de cal y 2 de puzolana para conseguir el Pulvis Puteolanus, es decir, hormigón hidráulico para trabajos bajo el agua, pues esta mezcla les permitió comprobar que reaccionaba muy bien al contacto con agua marina.

No obstante, es necesario romper el mito sensacionalista de que el hormigón romano era mejor que el hormigón moderno. Se trata de dos cosas totalmente distintas.

El principio de mezcla no ha variado en siglos, y para obtener hormigón se sigue necesitando una reacción química fruto de combinar un aglomerante (actualmente el cemento Portland[2]) y un aglomerado (áridos y piedras de distintos tamaños[3]), sumado a cierta cantidad de agua. Con ello se obtiene hormigón de masa, pero en la actualidad también se puede obtener hormigón armado incluyendo en el mortero barras de acero de refuerzo, haciéndolo más resistente que el opus caementicium; además, la resistencia también es mayor actualmente por contar con escorias de altos hornos, cenizas volantes y humos de sílice. Pruebas de comprensión dan al hormigón moderno una resistencia de nivel 50 MPa[4] (diez veces mejor que la fórmula previa a 1860).

Por contra, el hormigón romano en masa es más duradero; es cierto que, una vez fraguado, tenía poca plasticidad, resultando quebradizo ante enormes tensiones de tracción, pero solo podemos teorizar porque no existen datos mecánicos comparables para la antigüedad, y solo se puede deducir en base a la fisura de cúpulas y bóvedas de edificios romanos milenarios. En un entorno como la Península Itálica, tan propensa a los terremotos, algunas partes de edificios se desplazaron ligeramente por la actividad sísmica, adaptándose a las tensiones y mejorando la resistencia de la estructura, y eso solo podía ser posible con materiales flexibles como el ladrillo y el hormigón. La resistencia a la tracción variaría según la relación agua/mortero, cuya proporción antigua es imposible de precisar con exactitud.

La clave del mito se basa fundamentalmente en el hormigón hidráulico: resulta que este opus caementicium contenía altas cantidades de alúmina y sílice, pero ante todo la combinación de agua marina, puzolana (que contiene phillipsita) y cal viva generaba tobermorita, un cristal aluminoso que resiste a las fracturas. Dicho de otro modo: si se abrían fisuras por el paso del tiempo, la penetración de agua marina las cicatrizaría, lo que ha dado a este hormigón la etiqueta de “material de construcción más duradero en la historia de la humanidad”[5]. Si lo comparamos, el hormigón moderno expuesto prolongadamente al agua marina termina deteriorándose en décadas por perder alcalinidad y carbonatarse. La moda actual es intentar recurrir al hormigón romano como sustituto del primero, tanto por su longevidad como por su menor huella ambiental; esto se debe a que el hormigón con cenizas volcánicas (y no el de cenizas volantes de carbón) puede costar hasta un 60 % menos, porque la temperatura de cocción es más baja y su vida útil más larga.

Ejemplos:

Panteón de Agripa: puede que sea el ejemplo más famoso y espectacular, en el que se emplea hormigón tanto para sus muros como para la increíble cúpula de casetones, y además de una forma muy original, pues mientras que el hormigón de la base de la cúpula tiene una mezcla de travertino (que le da una densidad de 2200 kg/m³), en el anillo que rodea al óculo superior se emplearon capas alternas de toba ligera y piedra pómez (con una densidad de 1350 kg/m³).

Disposición de los casetones y óculo central en la cúpula de hormigón diseñada en tiempos de Adriano (fotografía propia)

Puerto de Cesarea Marítima: Herodes el Grande utilizó el opus caementicium para construir un puerto artificial a una escala enorme, y eso fue posible porque el hormigón romano podía fraguar bajo el agua.

Restos visibles del puerto de Herodes en el yacimiento arqueológico de Cesarea Marítima (imagen de https://www.lavanguardia.com/files/article_main_microformat/uploads/2020/09/28/5f720a329fdad.jpeg)

Muros del teatro de Mérida: este es un claro ejemplo de cómo abaratar costes de construcción para un edificio monumental, empleándose el hormigón para los muros y las bóvedas que sustentan las gradas, si bien, por tratarse de un escaparate del poder imperial, luego fue revestido con hermosos sillares.

Se aprecia perfectamente los componentes del aglomerado romano, a base de diversos tipos de guijarros, quedando todo cubierto por opus quadratum (fotografía propia)

Bóveda del circo de Tarragona: también para sustentación de graderío y de los 25.000 espectadores de aquella época, y después de tantos siglos sirviendo como cimentación de las viviendas que se distribuyen en la actual Plaça de la Font.

Bóveda de opus caementicium del circo de Tarraco (imagen de https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/01/Tarragona_-_Circo_romano_11.JPG)

Puerto de Cosa: esta antigua colonia latina contaba con un puerto datado en torno al 273 a.C., lo que le convierte en el primer puerto romano que la arqueología ha documentado hasta ahora, pero los restos de los muelles o rompeolas fabricados en opus caementicium evidencian entre los guijarros el uso de fragmentos de ánforas Dressel tipo I, lo que implica un hormigón hidráulico de los siglos II-I a.C. que aún resiste en su sitio tras más de 2000 años.

Parte del rompeolas del puerto de Cosa, en la actual Orbetello (imagen de https://www.ancientportsantiques.com/wp-content/uploads/2011/08/IMG_0238.jpg)

Opus Craticium (de craticius, "emparrillado", "enrejado"): consistía en muros construidos con balastro y barro aprisionados entre tablas de madera; estas tablas formaban una rejilla de montantes y traviesas, sobre las que se vertía dicha argamasa, quedando todo tapado por yeso. De esta forma, rápida y barata, se obtenían tabiques ligeros de construcción, aunque el mismo Vitrubio ya advertía el inconveniente de la madera al secarse, hincharse o pudrirse por la humedad, pues provocaba fracturas en el yeso, por no mencionar los inevitables riesgos de incendio. Pero claro, dada su ligereza era una técnica muy usada para los pisos superiores de viviendas, lo que obviamente implica que hayan desaparecido de muchos yacimientos arqueológicos.

Existe cierta confusión académica porque el opus craticium también ha sido usado para identificar una técnica de construcción basada en un marco de madera con relleno de piedras de mortero (opus incertum). Y por supuesto, no es una técnica de creación romana, pues encontramos ejemplos entre minoicos, griegos y etruscos; pero en el caso particular de los romanos tenemos documentadas dos variantes:

Entramado con piezas verticales y horizontales combinadas que forman una malla.
Entramado de postes verticales.

Ejemplos: el mejor conocido son algunas casas de Pompeya, y sobre todo Herculano, donde, en 1927, se halló la “Casa a Graticcio”, cuyas paredes con entramado de madera (marco de vigas con huecos rellenos de mampostería) quedaron perfectamente conservadas gracias a la erupción volcánica.

Paredes interiores en opus craticium de la denominada "Casa a Graticcio" (fotografía propia)

No obstante, resulta necesario mencionar otros casos, pues parece extraño que todo el mundo conozca la habilidad romana con el hormigón, el ladrillo o el mármol, y sin embargo olvide su portentosa capacidad para el trabajo en madera, tan imprescindible en la construcción naval, campamentos militares y sus viviendas extramuros, puentes, etc...

Canabae: como ya hemos mencionado, la población vinculada a los campamentos legionarios (comerciantes, prostitutas, familiares de los soldados...) necesitaba alojamiento, y aquí el opus craticium jugaba un papel indispensable. En la imagen que aquí mostramos puede apreciarte perfectamente el entramado de muros interiores.

Restitución de una vivienda de la canaba de Argentorum, según T. Logel (imagen de Laumain, 2011, 703)

Edificio del atrio: descubierto en Cartagena (insula I, zona del Molinete), se ha podido datar su construcción en el 218 d.C., mostrándose un muro en opus craticium completamente desplomado, gracias a lo cual se ha podido preservar su estructura.

Restos del edificio del Atrio de Carthago Nova, apreciándose el negativo donde iban las vigas de madera (imagen de Durán Cabello, 2019, 47)

Nîmes: en unas excavaciones arqueológicas se encontraron los restos de una base de cerramiento donde, nuevamente, se aprecian los negativos donde se disponían las vigas verticales de madera, aunque solo se haya conservado la parte más baja de esos tabiques.

Restos del muro de cerramiento de Nîmes (imagen de Durán Caballero, 2019, 46)

Fuentes:

Plinio el Viejo: Naturalis Historia.

Vitrubio: De Architectura.

Bibliografía:

Adam, J. P. (1994): Roman Building. Materials and Techniques, Bloomington, Indiana University Press.

Berry, J. (2009): Pompeya, Madrid, Akal.

Camporeale, S. et al. (2008): Arqueología de la construcción, Madrid, CSIC.

Criado, M. A. (4/07/2017): “Descubierto el ingrediente secreto que explica la fuerza del hormigón de la antigua Roma”, El País.

Durán Cabello, R. M. (2019): “La madera en la arquitectura civil romana. ‘Opus Craticium’”, en Morillo Cerdán, A. et al. (eds.), Ephemeral Archaeology. Arqueología Efímera, Mainz, Nünnerich-Asmus Verlag, 39-50.

Eden, N. B. y Bailey, J. E. (1984): “Mechanical Properties and Tensile Failure Mechanism of a High Strength Polymer Modified Portland Cement”, J. Mater. Sci, 19, 2677-2685.

Guarino, B. (4/07/2017): “Ancient Romans made World’s ‘Most Durable’ Concrete. We Might Use it to Stop Rising Seas”, Washington Post.

Lancaster, L. C. (2005): Concrete Vaulted Construction in Imperial Rome, Cambridge, Cambridge University Press.

Langton, C. A. y Roy, D. M. (1984): “Longevity of Borehole and Shaft Sealing Materials. Characterization of Ancient Cement Based Building Materials”, Mat. Res. Soc. SYmp. Proc., 26, 543-549.

Laumain, X. (2011): “Nuevas perspectivas sobre el ‘opus craticium’ romano, una técnica constructiva olvidada”, en Huerta Fernández, S. (coord.), Actas del Séptimo Congreso de Historia de la Construcción, vol. 1, Santiago de Compostela, Instituto Juan de Herrera, 699-708.

Lavan, L. et al. (2007): Housing in Late Antiquity, vol. 3.2. From Palaces to Shops, Leiden, Brill.

Lechtman, H. y Hobbs, L. (1986): “Roman Concrete and the Roman Architectural Revolution”, en Kingery, W. D. (ed.), Ceramics and Civilization, vol. 3. High Technology Ceramics. Past, Present, Future, Westerville, The American Ceramic Society.

Maiuri, A. (1932): Herculaneum, París, Éditions Alpina.

Ulrich, R. B. (2007): Roman Woodworking, New Haven, Yale University Press.

Wayman, E. (16/11/2011): “The Secrets of Ancient Rome’s Buildings”, en smithsonian.com

[1] Variaba desde rocas de todo tipo a baldosas de cerámica o escombros de ladrillo de edificios derruidos, aunque el material ideal y preferente era la toba o tufo volcánico, más poroso y ligero.

[2] Compuesto de calizas y arcillas calentadas a más de 1500º.

[3] En la actualidad, arenas y gravillas.

[4] Megapascales.

[5] Si se quisiera crear rápidamente tobermorita y phillipsita, habría que quemar los minerales a muy alta temperatura, pero los romanos la obtuvieron por procedimiento natural a 20º, lo que implica unas emisiones nulas de CO².