两千年前,罗马的设计者们建起了宏伟的防波堤和海港桥墩。日前,科学家们通过研究发现,罗马帝国虽然早已湮灭在历史的洪流中,但这些巨大的混凝土建筑物却仍然屹立不倒。
这些矗立在意大利海岸线上,已经半沉入水中的混凝土建筑物蕴藏着奇迹。这些由火山岩、火山灰、生石灰、海水混合组成的混凝土,经受住了两千年的海水侵蚀,仍然屹立不倒。更令人惊叹的是,它们的结构强度甚至比刚混合时的结构强度还要强。
在杜邦先锋公司(DuPont Pioneer)长期研究着罗马古迹建筑遗产的研究员菲利普·布伦(Philip Brune)表示:“这是人类有史以来使用过得最耐用的材料。”但相较之下,现代的混凝土材料只可以承受数十年的海水腐蚀。
公元一世纪的博物学家老普林尼曾写为这些混凝土建筑写过一首颂歌:“当它们与海浪相遇,被海水淹没,就会变成一整块坚石,无惧浪潮。”
然而,这并不是“配方”的全部,后来一项名为“罗马港工混凝土的研究”(Roman Maritime Concrete Study),深入观察了这些从古罗马防洪堤和桥墩上取下的混凝土样品的微观结构。
现代混凝土在设计时剔除了对环境因素的考虑,而这些古罗马混凝土在设计时却容纳进了对环境因素的考虑。
根据科学家们本周一在《美国矿物学家》杂志(American mineralogist)上发表的一份研究显示,这些古罗马混凝土里面充斥着许多微小的,仍在不断生长当中的晶体。
科学家们还将这些古罗马混凝土样品送去进行了一连串先进成像仪器的测试,并进行了光谱分析。这些测试揭示出了一个非常少见的化学反应,他们发现铝托勃莫来石晶体(aluminous tobermorite crystal)从另一种名为钙十字沸石(phillipsite)的矿物质中长了出来。
在这些古罗马混凝土“蛋糕”里,最为关键的“食材”最后被证明是海水。杰克逊教授表示,当海水渗进这些古罗马混凝土的微小缝隙中时,它同混凝土中的钙十字沸石发生了化学反应,并生成了铝托勃莫来石晶体。
铝托勃莫来石晶体很难生产,要合成一小块铝托勃莫来石晶体还需要非常高的温度。这些蕴藏在古罗马混凝土建筑物中的秘密或许可以帮助我们找到一种生产托勃莫来石的更好方法,这具有很高的工业应用前景。
古罗马人从意大利的一处采矿场那儿,开采了一种特殊的火山灰。而杰克逊教授正试图用旧金山的海水和存储量更为丰富的火山岩石来重制这种耐用的混凝土材料。目前,在杰克逊教授的实验室的烤箱和广口瓶里已经摆放着一些实验样品了,她将通过测试这些样品,来寻找类似化学反应的证据。
如果人们对制造防波堤真得感兴趣,真得想要保护海岸线环境的话,那么杰克逊教授的实验如果成功了的话,混凝土材料将在人类历史当中,扮演起一个更为重要的角色。