科学家揭开了罗马混凝土惊人寿命背后的秘密

除了嗜血成性，糟糕的发型和用尿液作为牙齿美白剂外，罗马人做了很多正确的事情。

首先，罗马人——他们是交通运输的行家——开发了世界上最早的高速公路，建造了巨大的桥梁和输水管道让世界认识到下水道的便利。但也许最值得注意的是，罗马帝国的建筑大师们建造了巨大的混凝土大厦真的基业常青。

杜邦先锋公司(DuPont Pioneer)的研究科学家、古罗马建筑专家菲利普·布伦(Philip Brune)称罗马混凝土“在科学可能性方面是一种极其丰富的材料”华盛顿邮报》它“是人类历史上最耐用的建筑材料，我是作为一个不喜欢夸张的工程师这么说的。”

抛开荣誉不谈，罗马混凝土之所以被称为作品caementicium它的成分包括火山灰、氧化钙或生石灰和作为骨料的大块火山岩，它是如此的持久，一直是一个谜。为什么它能经受住时间的考验，而使用高碳硅酸盐水泥作为粘结剂的现代混凝土，在暴露于盐水中时，往往会在相对较短的时间内破裂并沉入大海?

根据一项新的研究发表在《美国矿物学家》杂志上的研究表明，答案一直摆在我们面前:咸水，和现代混凝土中加速腐蚀的物质一样，是使一些罗马桥墩和海堤屹立千年的原因。

更具体地说，研究人员发现，罗马混凝土的海水辅助耐久性源于一种化学反应，当盐水渗入混凝土结构并与火山灰接触时，就会发生这种化学反应。反应产生托贝莫来石铝，这是一种在实验室环境下很难生产的矿物。这种罕见的混凝土晶体作为一种天然的钢筋，在现代是无与伦比的。

公元79年左右，伟大的罗马作家老普林尼(Pliny The Elder)在他的《自然历史》(Naturalis Historia)中写道，愤怒的大海频繁地拍打只会让罗马的港口和海堤更有韧性……"一块巨石，在海浪中坚不可摧，一天比一天更坚固"

“与现代水泥混凝土的原理相反，罗马人创造了一种类似岩石的混凝土，这种混凝土在与海水的开放化学交换中生长得很好，”该研究的第一作者、犹他大学的地质学家玛丽·杰克逊告诉《纽约时报》英国广播公司．“这在地球上是非常罕见的。”

A犹他大学新闻稿接着解释了化学过程:

研究小组得出的结论是，当海水渗透到防波堤和码头的混凝土中时，它溶解了火山灰的组成部分，并允许新的矿物从高碱性的浸出液中生长出来，特别是铝托贝莫来石和磷矿。这种铝托贝莫来石含有富含硅的成分，类似于火山岩中形成的晶体。晶体呈平板状，加强了固井基质。互锁板增加了混凝土的抗脆性断裂能力。

Jackson解释说:“我们正在研究一种与水泥基混凝土中不希望看到的一切相反的系统。”“我们正在研究一个在与海水的公开化学交换中蓬勃发展的系统。”

太好了。那么，这项研究是否意味着，在未来的某一天，我们将经历古罗马建筑技术的重生?这种古老的建筑材料会被用作保护我们的城市免受全球快速变暖导致的海平面上升的第一道防线吗?

也许……但不要这么快。

一项关于使古代混凝土如此耐用的化学过程的新研究的作者认为，这种海水强化材料非常适合威尔士拟议中的利用潮汐力量的发电厂。(效果图:潮汐泻湖电力)

一个有上千年历史的新型发电厂解决方案?

随着罗马混凝土的确切成分在一段时间前被发现，杰克逊和她的同事矿物水泥侦探们现在对古罗马帝国各地发现的水生建筑的非凡寿命背后的化学过程有了更多的了解。然而，罗马建筑工人在混合这种超级耐用的建筑材料时使用的确切方法仍然是一个谜。毕竟，如果我们确切知道他们是怎么做的，我们不是早就开始复制罗马混凝土了吗?

杰克逊在一份新闻稿中说:“配方完全丢失了。”

罗马混凝土虽然耐久，但也缺乏波特兰水泥基混凝土的抗压强度，限制了其应用。在一个要求立竿而起的社会中，那些需要几十年——甚至几百年——才能达到最佳强度的结构，似乎不太可能在短期内获得真正的吸引力。

还有另一个巨大的障碍:罗马混凝土中的基本骨料——罗马建筑工人从今天的那不勒斯附近地区收集的火山岩——并不容易获得。

杰克逊说:“罗马人在他们所使用的岩石类型上是幸运的。”“他们观察到火山灰形成水泥形成凝灰岩。世界上很多地方都没有这种岩石，所以必须进行替换。”

杰克逊正在进行换人。为了找到一种令人满意的现代罗马活性混凝土的复制品，杰克逊与地质工程师汤姆·亚当斯(Tom Adams)合作开发了一种“替代配方”，由从美国西部各地收集的骨料(也就是岩石)与直接从旧金山湾提取的海水混合而成。

这一古老知识的现代应用

当两人致力于开发一种潜在的海水-集料混合物时，它可以产生与古代文明中受人喜爱的老普林尼建筑材料相同的裂缝愈合化学反应，杰克逊已经在考虑现代罗马混凝土的潜在应用。

今年早些时候，她确认在威尔士斯旺西的一座海堤中，罗马混凝土将是比现代水泥和钢筋混凝土更可取的结构。她认为这样的结构有可能保持2000年以上。

杰克逊在1月份接受BBC采访时表示:“他们的技术是基于建造非常巨大的结构，这些结构真的非常环保，而且非常耐用。”beplay体育官网电脑“我认为罗马混凝土或其他类型的混凝土将是一个很好的选择。该项目将需要120年的使用寿命才能摊销(偿还)投资。”

尽管有长寿的承诺，并结束了对地球有害的水泥生产过程，但保护斯旺西的潮汐泻湖的想法也有相当大的警告世界上第一个潮汐泻湖发电厂- - - - - -还有罗马风格的海堤。正如BBC报道的那样，当地钢铁制造商正指望着这个雄心勃勃的项目——用水泥为基础的钢筋混凝土建造。将不知道beplay体育官网电脑从哪里来的大量火山灰运输到威尔士海岸的环境成本也是一个问题。

“有很多应用，但需要进一步的工作来创建这些混合。我们已经开始了，但还有很多微调需要进行。《卫报》．“挑战在于开发出使用普通火山产物的方法——这实际上是我们现在正在做的。”