罗马混凝土如何在 2000 年后仍然屹立呢？

By Elana Spivack published 32 minutes ago

Romans

罗马混凝土的經久性来自一個它的成分和生产方法的结合。

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罗马人在大约 2000 年前建造了万神殿，但它是如此坚固以至于人们至今仍在使用它。(Image credit: Jorg Greuel via Getty Images)

在罗马帝国鼎盛时期近两千年后，它的一些建筑仍然屹立。这些奇迹已經经受了时间的考验，包括罗马的万神殿、西班牙塞戈维亚的罗马渡槽以及英格兰的罗马浴场。

这些结构的長寿命大體上能被归因于罗马混凝土。但是什么使罗马混凝土如此特别呢？關於这种材料已經允許结构來屹立数千年是什麽呢？

研究人员仍然困惑在究竟罗马混凝土如何被弄成上，但他们有一些线索，包括它的许多成分和它當下雨时是自我修复的。

混凝土如何被弄成

首先，來了解混凝土通常如何被弄成是重要的。现代混凝土从水泥开始，水泥是一种當与水混合時变成一種糊状物的细粉。水泥中的一个关键成分是沉积岩石灰岩，它大體由碳酸钙弄成，一种在自然界中也發現的化合物，包括在鸡蛋和贝壳中。石灰石与其它材料如粘土混合然后被在一個 2700 华氏度（1482 摄氏度）的窑中加热來产生一种叫熟料的材料。研磨熟料以及一些添加剂成一種細粉产生水泥。

今天最常用的水泥被称为波特兰水泥。按照加州大学戴维斯分校土木与环境工程副教授納西黎（Somayeh Nassiri），依靠它們的环境，由波特兰水泥弄成的结构有一個75 至 100 年的寿命。混凝土自它的在罗马时代期間使用以来已经清楚的变化了，但真相是自从它发明以来它一直在变化。

混凝土一樣材料的使用遠回到公元前6500年。石器时代叙利亚人通过使用火坑意外的开发了被称为石灰的无机建筑化合物，这种火坑可能以一种叫煅烧的现代工艺的原始版本加热周围的岩石。与此同时，納西黎说公元前 1100 年左右，中美洲的玛雅人使用生石灰开发了混凝土前体，生石灰源自石灰石被加热到高温释放二氧化碳并将它的碳酸钙转化为氧化钙的結果。

但罗马混凝土是一种独特的混合物，而它创造了奇迹。俄勒冈大学古典学副教授凯文·迪库斯 （Kevin Dicus） 告诉生活科學雜志，“混凝土建立了帝国”。按照迪库斯，罗马人回到公元前 3 世纪就應用了他们的混凝土。

Caecilia Metella 墓是一座建于公元前 1 世纪罗马附近的陵墓，是用至今仍屹立不倒的混凝土建造的。. (Image credit: piola666 via Getty Images)

罗马混凝土

罗马混凝土背后的秘密来自它的成分和混合它們的方法。按照迪库斯，一个“游戏规则改变者”是火山灰或灰烬。罗马人用了來自意大利城市波佐利火山床的灰烬并将它运到了整个帝国。今天，火山灰包括浮石和飛灰，飛灰是一種煤炭燃烧的副产品。在灰烬中的二氧化硅和氧化铝在环境温度下与石灰和水发生一種火山灰反应，造成一個更坚固、更耐用的混凝土。火山灰还被用于制造水水泥，這能在水下变硬。

迪库斯说，另一个关键成分是石灰碎屑或小生石灰块。这些碎屑赋予罗马混凝土它的自愈能力。混凝土随着时间风化和变弱，但水能渗入它的裂缝并到达碎屑。当它们与水反应时碎屑創造叫方解石的填充裂缝的晶体。以這種方式，罗马混凝土能自愈它自己。例如，罗马附近2000 年历史的凱西利亞梅特拉（Caecilia Metella ）墓显示充满方解石的裂缝，这提示自它的建造起某个點上水激活了它的混凝土中的碎屑。

西班牙塞戈维亚的罗马渡槽是罗马时代至今仍屹立的众多渡槽之一。. (Image credit: EHStock via Getty Images)

麻省理工学院的一组研究人员在 2023 年发表在《科学进展》杂志上的一项研究中说明了碎屑的效果。他们用扫描电子显微镜和 X 射线分析了罗马混凝土來看是什么使它坚固并了解它如何被弄成，而罗马人似乎來直觉这一工程奇迹。迪库斯沉思了“这只是一些快乐的意外还是他们實際的的知道他們正在做的呢？”

罗马人还使用了一种称为热混合的方法，该方法涉及将生石灰与火山灰、水和其他成分混合然后加热起它們。麻省理工学院的团队发现了这种方法幫助解鎖石灰碎屑的自我修复能力，并且能比用一种叫熟石灰的生石灰水溶液弄成的水泥更快凝固，迪库斯说这是今天的常規。

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研究人员仍在挖掘罗马混凝土。納西黎说，“我们仍正在发现他们在混合它中和准备材料用的一些方法”。

迪库斯解释说，在它的目前的混合工藝中，波特兰水泥不許可石灰碎屑的形成。在窑中产生的熟料被研磨成一種细粉，破坏所有潛在的碎屑。他说，相比之下当罗马人可能将生石灰、灰烬和水热混合時碎屑仍然“作为水泥中的小夹杂物”。

不管罗马人了解了他们的水泥配方的全部辉煌，它的伟大性照耀過它的長壽。甚至今天，没有任何東西相當像触摸一堵罗马墙一樣。迪库斯说，“这有 2000 年老，它剛好硬的和它被浇筑的那天一样”。

https://www.livescience.com/archaeology/romans/how-is-roman-concrete-still-standing-after-2-000-years