自我修复的混凝土,是古罗马建筑留存数千年的秘密

Photo by Jason Steele on Unsplash
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古罗马时期的基础设施,比现代建筑更令人叹为观止。 现代混凝土结构可能只能使用几十年,但罗马一些长寿的混凝土结构已经存在了 2000 年以上。 看看万神殿的无钢筋混凝土圆顶,它建于公元 125 年,至今仍然完好无损。

麻省理工学院化学家马西奇 (Admir Masic) 告诉卫报的记者 Nicola Davis,没有混凝土就不会有万神殿。

很久以前,科学家们就想知道罗马人是如何完成如此这些高难度的工程壮举。 马西奇和研究人员在《科学进展》Science Advances 期刊上发表的一篇新论文中提出,罗马混凝土能够自行修复裂缝。 科学家表示,这一发现不仅提供了对古罗马的新见解,也为改进现代混凝土提供了蓝图。

研究人员从罗马附近古城 Privernum 的墙壁上采集了砂浆样本。 砂浆样品的成分与同一时期的罗马混凝土样品相似。

科学家在此前认为,砂浆中的石灰碎屑表示罗马人没有充分混合混凝土。 但马西奇不同意这个说法。

对石灰石碎屑进行分析后,他们找到了材料的起源:古代工程师使用生石灰,一种干燥的反应形式的石灰石,而不是熟石灰,或者除了熟石灰之外,熟石灰首先与水混合。 由于化学反应,钙沉积物通过与生石灰混合形成,导致极端温度。

除了达到目的之外,研究人员还假设,当钙进入混凝土裂缝时,水可以溶解钙块,从而在溶解的化学物质重结晶或与其他材料发生反应时填充裂缝并加固结构。

研究团队接着使用罗马的配方和现代配方相比较,制作了混凝土来进行测试。 他们打破混凝土后,他们让水滴漏30 天。 现代混凝土不断地漏水,但罗马混凝土却没有,这表明裂缝已被自行填平

“从罗马混凝土中汲取灵感“可能是一种使我们的基础设施使用寿命更长的成本效益方式,”马西奇说。

由于水泥占全球温室气体排放量的 8% 左右,因此更耐用的混凝土还可以减少该建筑行业的碳足迹。