科学家们正在研究古罗马混凝土如何经受住时间的考验

    古罗马人是杰出的工程师和建筑家，创造了一系列令人眼花缭乱的宏伟建筑，其中一些几乎完好无损地保存到现代，如罗马的圆顶万神殿。

    罗马人不可缺少的材料是他们开发的一种混凝土，以非凡的耐久性和寿命而闻名，尽管它的确切成分和性能仍然是一个谜。研究人员说，一项新的研究对解决这个难题大有帮助，并可能为这个古老奇迹的复制版本的现代使用铺平道路。

    罗马混凝土在公元前3世纪被引入，被证明是革命性的。它也被称为opuscaementicium，三种主要成分是石灰、火山灰和水。它帮助罗马人建造了包括寺庙、公共浴室和其他大型建筑、引水渠和桥梁在内的建筑，这与当时历史上的任何建筑都不同。由于混凝土在水下会变硬，它对建造港口和防波堤也至关重要。

    许多这样的建筑已经存在了两千年，而现代的混凝土建筑有时只需要几年或几十年就会倒塌。

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    研究人员对位于意大利罗马南部的普利维尔纳姆古城墙壁上的混凝土进行了复杂的检查。他们破译了意想不到的制造策略，赋予混凝土自愈特性——用化学方法修复任何裂缝或毛孔。

    麻省理工学院土木与环境工程教授阿米尔·马西克领导了这项发表在《科学进展》杂志上的研究，他说:“新的研究结果表明，古罗马混凝土的自我修复和寿命的基础可能是罗马人混合原材料的方式，特别是他们如何使用石灰，这是混合材料中除了火山灰之外的关键成分。”

    “这是通过罗马风格的策略提高现代混凝土可持续性的重要一步。我们能够将古罗马迫击炮的一些与自我愈合有关的特征转化为现代类似物，并取得了巨大成功。”Masic补充道。

    石灰是一种由氧化钙组成的白色腐蚀性粉状物质，由加热石灰石制成。

    罗马混凝土中含有被称为“石灰碎屑”的白色碎片，这是混凝土中使用的石灰的残留物。研究人员说，这些特征似乎是由一种叫做“热混合”的过程造成的，该过程使用了一种叫做生石灰的石灰变体，它与水反应，加热砂浆混合物，并促进了原本不会发生的有益化学物质。

    长期以来，专家们一直认为，罗马混凝土的耐久性来自另一个重要成分:那不勒斯湾波佐利地区的火山灰。一些人认为，现代混凝土中没有石灰碎屑，是草率的准备或劣质材料的意外副产品。这项研究发现它们在自我修复中起着重要作用。

    “从本质上讲，它的工作原理是这样的:当混凝土开裂时，水或湿气进入，裂缝扩大并蔓延到整个结构。石灰碎屑随着水的渗入而溶解，并提供钙离子，重新结晶并修复裂缝。此外，钙离子可以与火山成分反应，加强结构，”Masic说。

    万神殿可以追溯到公元2世纪，是一座圆形的砖墙混凝土建筑，拥有世界上最大、最古老的无钢筋混凝土圆顶。可追溯到公元一世纪的巨大的罗马斗兽场，如果没有混凝土也不可能建成。

    “罗马人是伟大的工程师。事实上，我们仍然可以在他们的许多建筑中走动，这就是一个证明。该研究的主要作者琳达·西摩说。她在麻省理工学院读博士时参与了这项研究，现在是工程公司SGH的项目顾问。

    西摩补充说:“罗马人很聪明，根据地点和结构类型等多种因素调整了他们的材料。”

    马西奇是一家名为DMAT的公司的联合创始人，该公司总部设在美国和意大利，该公司受到古罗马混凝土的启发，正在将其商业化。