科学家破解了罗马防水混凝土的秘密

Workers watch concrete being poured to build a pavement in central Vienna, Austria, May 23, 2017. REUTERS/Heinz-Peter Bader - RTX377DO
Explosive stuff ... Volcanic ash, seawater and lime are proving a millennia-defeating mixtureImage: REUTERS/Heinz-Peter Bader
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工程师和建筑师一直惊叹于罗马混凝土的耐久性和韧性。2000年前建造的码头至今仍屹立不倒。与此同时,我们许多现代港口结构却已开始崩塌。

如今,美国科学家认为,他们或许已经揭开了罗马混凝土寿命格外长久的秘密。

秘密配方

研究人员通过分析意大利奥尔贝泰洛地区古罗马港口科萨努斯港的混凝土芯样开展研究。他们发现,罗马工程师将火山灰、海水和石灰混合,触发了化学反应;即使混凝土从技术上说已经凝固,接触海水仍会增强其黏结性。

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这种“火山灰反应”促使混凝土孔隙中形成晶体。它还有助于阻止结构内部的裂缝扩展,随着时间推移形成内部加固。

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这项研究发表于《美国矿物学家》期刊,采用了一种新方法,利用高强度光束X射线穿透罗马混凝土。

现代混凝土由与海水混合后不会发生同样反应的材料制成。不过,研究人员在一种天然水泥中观察到了类似反应,这种水泥称为“凝灰岩”,分布在火山山麓附近。他们推测,罗马人正是从这种材料中获得了灵感。

实际应用

“我认为,这项研究为混凝土的制造方式打开了全新的视角,”领导加州大学伯克利分校这项研究的玛丽·杰克逊博士说。

研究团队认为,罗马人的这项技术可以应用于现代建筑实践。他们希望利用旧金山湾的海水,以及美国西部黄石等火山地区的火山灰,重制罗马混凝土。

杰克逊在接受采访时告诉BBC广播四台《今日》节目,以火山灰为基础的罗马式混凝土非常适合即将在威尔士开工建设的潮汐泻湖项目。

“罗马技术的基础是建造体量庞大的结构,这些结构在环境方面相当可持续,而且寿命很长,”她说。“我认为罗马混凝土,或其某种类型,会非常适合斯旺西。该项目需要有120年的使用寿命,才能摊销投资。”

她还表示担忧,这类项目通常安装的钢柱可能会因暴露于海水中而随时间腐蚀。

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