科學家終於曉得古羅馬混凝土為何能屹立千年
你曾否好奇,為何建於2000年前的羅馬萬神殿至今依然巍然屹立?這座擁有全球最大無筋混凝土圓頂的建築,其秘密不僅在於特殊的材料配方,更在於獨特的製作工藝。
研究團隊在古羅馬混凝土樣本中發現了細小的白色石灰顆粒,最初被認為是混合不均勻的結果。然而,MIT材料科學家Admir Masic指出,古羅馬人對建材的製作要求十分嚴格,這些石灰顆粒的存在不可能僅是混合不佳。團隊分析了來自義大利Privernum的2000年歷史的混凝土樣本,運用了多種高精度檢測方法,包括掃描電子顯微鏡和X射線能譜分析,發現這些石灰顆粒與傳統認知不符。
傳統認知認為,羅馬人是將消石灰(熟石灰)與火山灰混合製成混凝土。但研究發現,他們很可能是直接將生石灰與火山灰在高溫下混合,這種「熱混合」工藝賦予混凝土驚人的自癒能力。
當混凝土出現裂縫時,裂縫會優先延伸至這些石灰塊。遇水後,石灰會發生化學反應,形成富含鈣的溶液,進而結晶形成碳酸鈣,自動「修復」裂縫。研究團隊實驗證實,採用這種工藝製作的混凝土在兩週內就能自行修復裂痕。
生石灰與火山灰在高溫下混合 遇水可自動結晶修復
這一發現不僅解開了古羅馬建築歷久彌新的秘密,更為現代混凝土技術開闢了新方向。研究團隊目前正致力於將這項技術商業化,期待能開發出更環保、更耐久的新型混凝土,造福人類。
這項研究不僅展現了古羅馬工程師的智慧,也提醒我們:有時看似的缺陷,可能正是精心設計的傑作。正如MIT材料科學家Masic所說:「羅馬人怎麼可能在如此重要的建材上馬虎處理?背後必定另有玄機。」
想想看,一項2000年前的技術創新,至今仍在啟發現代科技的發展,這不正是科技傳承最迷人之處嗎?這項研究有望推動現代建築材料的革新。Masic表示,更耐用的混凝土不僅可以延長建築壽命,還可能改善3D列印混凝土的持久性,並為環保混凝土提供新方向。該研究成果已發表於《Science Advances》期刊。
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首圖來源:Ed Freeman/Stone/Getty Images (CC BY 4.0)
影片來源:Science Advances (CC BY 4.0)
參考論文:
Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concreteScience Advances
延伸閱讀:
1、西班牙挖掘出古羅馬廣場遺址