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科学家揭开罗马水下自愈混凝土背后的化学秘密

2000多年前,罗马帝国发明了一种特殊的海工混凝土,用来建造巨大耐用的结构,甚至包括水下的结构。难以置信的是,该混凝土混合物的具体化学性质令科学家困扰至今。但现在,犹他大学的研究者们相信他们最终破解了这个谜。

根据美国矿物学家杂志(American Mineralogist)的发现,秘密就藏在混合物的两个组成元素之中:石灰和火山灰,它们都含有一种被称作铝硅钙石(aluminium tobermorite)的稀有矿物。当暴露在海水之中时,该物质在固化的同时会在石灰中结晶。抵抗海水侵蚀的同时,它实际上强化了材料。

研究人员使用电子显微镜,X射线微衍射和拉曼光谱,绘制出遗存的罗马建筑作品中元素的分布。他们发现大量的硅钙石顺着混凝土的组合生长,以及一种被称作钙十字沸石(phillipsite)的相关多孔矿物。科学家预测,通过持续暴露在海水中,这些晶体会随时间不断增长,强化混凝土,并防止裂缝的生成。

“与现代水泥基混凝土的原理相反,”主作者玛丽·杰克逊(Marie Jackson)说道,“罗马人创造了一种类似石头的混凝土,它能和海水进行开放的化学交换。这在地球上是很罕见的。”

This microscopic image shows the lumpy calcium-aluminum-silicate-hydrate (C-A-S-H) binder material that forms when volcanic ash, lime and seawater mix. Platy crystals of Al-tobermorite have grown amongst the C-A-S-H in the cementing matrix.. Image Courtesy of Marie Jackson

科学家希望这项发现可被用于改进现代混凝土技术,从而得到一种更耐久且更环保的材料。

“我认为(该研究)就混凝土该如何制造这一点,开辟了一片全新的视野。我们认为的侵蚀过程实际上可以产生非常有益的矿物水泥,并带来持久的韧性。事实上,随着时间的推移,材料的韧性可能还会提高。“杰克逊说。

目前对罗马混凝土的一个理想化试验项目是威尔士斯旺西泻湖的海堤。

“虽然现在有很多的应用,但仍然需要进一步的工作来打造这些混合物。我们已经开始了,但还是需要许多的微调,“杰克逊说,”挑战在于开发一套使用常见火山产品的方法,这实际上是我们正在尝试的。“

想要了解更多关于该研究的信息,请点击这里

新闻来自: the Guardian, BBC.

NTU Singapore Researchers Develop Flexible Concrete that Resists Cracking

Scientists from Nanyang Technological University ( NTU Singapore) have developed a bendable variety of concrete called ConFlexPave, which in addition to its increased flexibility, is both stronger and more durable than traditional concrete. Working at the NTU-JTC Industrial Infrastructure Innovation Centre (I³C), the team created the material by introducing polymer microfibers into the concrete mixture.

翻译:陈铭家

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引用: Lynch, Patrick. "科学家揭开罗马水下自愈混凝土背后的化学秘密" 11 7月 2017. ArchDaily. (Trans. Joanna Wong) Accesed . <https://www.archdaily.cn/cn/875240/ke-xue-jia-jie-kai-luo-ma-shui-xia-zi-yu-hun-ning-tu-bei-hou-de-hua-xue-mi-mi>

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