制作可以使用1000年的混凝土的秘密

罗马万神殿在建成两千年后依然屹立不倒，它的大理石地板被世界上最大的无钢筋混凝土穹顶所庇护。几十年来，研究人员一直在探索罗马混凝土结构的样本——坟墓、防波堤、引水渠和码头——以找出为什么这些古代建筑能够保存下来，而现代混凝土可能在几十年后就会倒塌。

在最近的一项研究中，科学家们已经接近了答案，他们的发现可能会在未来很长一段时间内产生影响。罗马混凝土不仅比现代混凝土更耐用，而且还能自我修复。创造一种比现有材料更耐用的现代等效材料，可以减少气候排放，并成为防波堤等弹性基础设施的关键组成部分。目前，混凝土是世界上仅次于水的消耗最多的材料，占全球排放量的7%左右。

“我们正在处理极其复杂的材料，”麻省理工学院的研究员阿米尔·马西克(Admir Masic)说，他领导了这项关于罗马混凝土的新研究。“对这些文明制造这种材料的原始方式进行逆向工程或理解只是一场噩梦。”

到目前为止，试图解释罗马混凝土寿命的努力都指向了它使用的火山地砖(火山喷发时释放的岩石碎片)，这些地砖在那不勒斯地区开采，然后运往整个庞大的罗马帝国的建筑工地。但Masic和他在麻省理工学院的同事，以及来自哈佛大学以及意大利和瑞士实验室的研究人员，提出了另一个原因:热量。他们使用多种不同的扫描技术，检查了来自罗马附近有2000年历史的考古遗址Privernum的城墙样本，重点研究了穿过样本的毫米级白色块，称为石灰碎片。这在现代混凝土中是找不到的。

Masic说:“每一堵罗马混凝土制成的墙都会有这些夹杂物。”Masic过去曾研究过以色列、北非、意大利、法国和西班牙的建筑。Masic解释说，以前石灰碎屑被认为是没有正确搅拌混凝土的产物。但研究小组的扫描显示，这些碎屑是在极高的温度下形成的，由各种形式的碳酸钙组成。它们含有一种钙，Masic的团队认为这种钙可以通过与水反应来愈合裂缝，产生一种溶液，在裂缝中重新结晶并填充裂缝。他说，钙可能是解释这种材料耐久性的“缺失的一环”。

那么问题来了，形成这些碎屑所需的热量从何而来。人们一直认为，罗马混凝土是由水和一种叫做熟石灰的钙化合物混合而成的。但如果罗马人使用的石灰是一种更活泼的形式，叫做生石灰，马西克想知道。与水混合时，生石灰会发生反应并产生热量。