古罗马人造的混凝土为何能够保存两千多年？科学家揭开背后的秘密

CTOnews.com 1 月 7 日消息，研究人员在过去几十年时间里，都希望试图揭开古罗马人造出的混凝土为何能够保存两千多年的秘密。来自麻省理工学院、哈佛大学以及意大利和瑞士实验室的一组研究人员在这一领域取得了新的进展。

根据 MIT News 报道，这支科研团队发现了包含多种关键自我修复功能的古老混凝土制造工艺。

多年来，研究人员一直认为古代混凝土耐久性的关键是基于一种成分：火山灰材料，例如来自那不勒斯湾波佐利地区的火山灰。这种特殊的灰烬甚至被运往广阔的罗马帝国各地用于建筑，并被当时的建筑师和历史学家描述为混凝土的关键成分。

经过仔细检查，这些古代样品还包含小而独特的毫米级亮白色矿物特征，长期以来，人们一直认为这些矿物是罗马混凝土中无处不在的成分。这些白色块状物，通常被称为"石灰碎屑"（lime clasts），源自石灰，这是古代混凝土混合物的另一个重要成分。

CTOnews.com了解到，此前研究只是证明存在"石灰碎屑"，而在最新研究中发现这些微小的石灰碎屑赋予了混凝土前所未有的自愈能力。

从历史上看，人们一直认为，当石灰被掺入罗马混凝土时，它首先与水结合形成一种高反应性的糊状材料，这一过程被称为熟化。但是这个过程本身并不能解释石灰碎屑的存在。

通过研究这种古老混凝土的样本，他和他的团队确定白色内含物确实是由各种形式的碳酸钙构成的。光谱检测提供的线索表明，这些物质是在极端温度下形成的，正如使用生石灰代替混合物中的熟石灰或与熟石灰一起使用所产生的放热反应所预期的那样。

在热混合过程中，石灰碎屑会形成一种特有的脆性纳米颗粒结构，形成一种容易破碎和反应的钙源，正如该团队所建议的那样，它可以提供关键的自我修复功能。

一旦混凝土内开始形成微小裂缝，它们就会优先穿过高表面积的石灰碎屑。然后，这种材料可以与水反应，形成钙饱和溶液，该溶液可以重结晶为碳酸钙并迅速填充裂缝，或与火山灰材料反应以进一步强化复合材料。