Las primeras estructuras de hormigón
Uno de los primeros ejemplos que se conservan de esta construcción de hormigón es el Templo de la Sibila (o Templo de Vesta) en Tívoli, construido durante el siglo I a.C. Este templo tiene una planta circular con un peristilo de columnas de piedra y dinteles alrededor del exterior, pero la pared de la cella circular, o sala del santuario, en el interior está construida de hormigón, una confrontación incómoda de formas de construcción nuevas y tradicionales. Un primer ejemplo a gran escala de hormigón con revestimiento de ladrillo en Roma son los muros rectangulares del campamento de la Guardia Pretoriana, construido por Sejano en el 21-23 d.C. Pero las posibilidades de la forma plástica sugeridas por este material inicialmente líquido, que podía adoptar fácilmente formas curvas en planta y sección, pronto condujeron a la creación de una serie de notables espacios interiores, atravesados por cúpulas o bóvedas y libres de las columnas requeridas por la construcción en piedra trabada, que mostraban el poder del estado imperial. El primero de ellos es la sala de la fuente con cúpula octogonal de la Casa Dorada de Nerón (64-68 d.C.), de unos 15 metros de diámetro, con una gran abertura circular, u óculo, en la parte superior de la cúpula. La forma de la cúpula se desarrolló rápidamente en una serie de edificios imperiales que culminaron con el Panteón del emperador Adriano de alrededor de 118-128 d.C. A esta enorme estructura circular se accedía desde un pórtico de columnas de piedra y estaba coronada por una cúpula de 43,2 metros de diámetro, iluminada por un óculo en la parte superior. Los muros que sostienen la cúpula son de hormigón con revestimiento de ladrillo de 6 metros de grosor, aligerados a intervalos por huecos internos; la cúpula es de hormigón sólido de 1,5 metros de grosor medio y se eleva 43,2 metros sobre el suelo. Esta magnífica estructura ha sobrevivido en buen estado hasta los tiempos modernos; el diámetro de su cúpula circular permaneció insuperable hasta el siglo XIX.
Dos grandes fragmentos de grandes edificios de bóveda de crucería de hormigón aún sobreviven de finales del imperio. El primero de ellos es una parte de las Termas de Diocleciano (c. 298-306) con una luz de 26 metros (85 pies); fue convertido en la iglesia de Santa Maria degli Angeli por Miguel Ángel en el siglo XVI. La otra es la Basílica de Constantino (307-312 d.C.), también con una luz de 26 metros. Todos estos edificios contaban con columnas de piedra, pero eran puramente ornamentales y podían ser retiradas a voluntad. Los muros de hormigón con revestimiento de ladrillo se dejaban a la vista en los exteriores, pero los interiores estaban profusamente decorados con un revestimiento de finas losas de piedra coloreada sujetas con cierres metálicos que encajaban en ranuras cortadas en los bordes de las losas, una técnica que todavía se utiliza en el siglo XX. Estos y otros grandes espacios públicos romanos abarcados por cúpulas y bóvedas de hormigón supusieron un gran avance en la escala respecto a los cortos vanos de la estructura de piedra.
El claristorio de la Basílica de Constantino, Roma.
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En el imperio tardío, la tecnología del hormigón desapareció gradualmente, e incluso la fabricación de ladrillos cesó en Europa occidental. Sin embargo, los avances significativos en la tecnología del ladrillo continuaron en el mundo romano oriental, donde los logros de períodos anteriores en el hormigón se duplicaron ahora en la albañilería. La tumba del emperador Galerio (actual iglesia de San Jorge), de alrededor del año 300 d.C. en Tesalónica, Grecia, tiene una cúpula de ladrillo de 24 metros de diámetro. Probablemente fue el modelo para el ejemplo culminante de la construcción romana tardía, la gran iglesia de Santa Sofía (532-537) en Constantinopla, que cuenta con una cúpula central de 32,6 metros (107 pies). Incluso los grandes enemigos de Roma, los persas sāsānios, construyeron una gran sala con bóveda de ladrillo en el palacio de Ctesifonte (normalmente identificada con Josrow I, pero probablemente una estructura del siglo IV) con una envergadura de 25 metros (82 pies) tomando prestados los métodos romanos. Estas estructuras de ladrillo tardías fueron los últimos triunfos de la tecnología de construcción romana y no serían igualadas durante los siguientes 900 años.