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古羅馬混凝土已抵擋2000年海水侵蝕 完爆現代材料

  • 網易科學人
  • 2017-07-10 10:58
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  • 混凝土,

摘要:羅馬帝國雖然早已湮滅在歷史的洪流中,但這些巨大的混凝土建筑物卻仍然屹立不倒。

兩千年前,羅馬的設計者們建起了宏偉的防波堤和海港橋墩。日前,科學家們通過研究發現,羅馬帝國雖然早已湮滅在歷史的洪流中,但這些巨大的混凝土建筑物卻仍然屹立不倒。

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這些矗立在意大利海岸線上,已經半沉入水中的混凝土建筑物蘊藏著奇跡。這些由火山巖、火山灰、生石灰、海水混合組成的混凝土,經受住了兩千年的海水侵蝕,仍然屹立不倒。更令人驚嘆的是,它們的結構強度甚至比剛混合時的結構強度還要強。

在杜邦先鋒公司(DuPont Pioneer)長期研究著羅馬古跡建筑遺產的研究員菲利普·布倫(Philip Brune)表示:“這是人類有史以來使用過得最耐用的材料。”但相較之下,現代的混凝土材料只可以承受數十年的海水腐蝕。

公元一世紀的博物學家老普林尼曾寫為這些混凝土建筑寫過一首頌歌:“當它們與海浪相遇,被海水淹沒,就會變成一整塊堅石,無懼浪潮。”

然而,這并不是“配方”的全部,后來一項名為“羅馬港工混凝土的研究”(Roman Maritime Concrete Study),深入觀察了這些從古羅馬防洪堤和橋墩上取下的混凝土樣品的微觀結構。

現代混凝土在設計時剔除了對環境因素的考慮,而這些古羅馬混凝土在設計時卻容納進了對環境因素的考慮。

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根據科學家們本周一在《美國礦物學家》雜志(American mineralogist)上發表的一份研究顯示,這些古羅馬混凝土里面充斥著許多微小的,仍在不斷生長當中的晶體。

科學家們還將這些古羅馬混凝土樣品送去進行了一連串先進成像儀器的測試,并進行了光譜分析。這些測試揭示出了一個非常少見的化學反應,他們發現鋁托勃莫來石晶體(aluminous tobermorite crystal)從另一種名為鈣十字沸石(phillipsite)的礦物質中長了出來。

在這些古羅馬混凝土“蛋糕”里,最為關鍵的“食材”最后被證明是海水。杰克遜教授表示,當海水滲進這些古羅馬混凝土的微小縫隙中時,它同混凝土中的鈣十字沸石發生了化學反應,并生成了鋁托勃莫來石晶體。

鋁托勃莫來石晶體很難生產,要合成一小塊鋁托勃莫來石晶體還需要非常高的溫度。這些蘊藏在古羅馬混凝土建筑物中的秘密或許可以幫助我們找到一種生產托勃莫來石的更好方法,這具有很高的工業應用前景。

古羅馬人從意大利的一處采礦場那兒,開采了一種特殊的火山灰。而杰克遜教授正試圖用舊金山的海水和存儲量更為豐富的火山巖石來重制這種耐用的混凝土材料。目前,在杰克遜教授的實驗室的烤箱和廣口瓶里已經擺放著一些實驗樣品了,她將通過測試這些樣品,來尋找類似化學反應的證據。

如果人們對制造防波堤真得感興趣,真得想要保護海岸線環境的話,那么杰克遜教授的實驗如果成功了的話,混凝土材料將在人類歷史當中,扮演起一個更為重要的角色。


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