古罗马人在建筑方面毫不逊色，用混凝土建造了整个城市，建成了巨大的神庙、竞技场和水道，至今仍屹立不倒。无论是万神殿还是罗马斗兽场，这些建筑都经受住了时间的考验。但它们的强度秘诀是什么？
据《Science Advances》上的一项研究，古罗马人混合混凝土的技术导致材料中出现了许多细小的矿物质颗粒。虽然这些颗粒过去被视为混凝土的缺陷，但研究人员断言，它们实际上是使罗马建筑如此坚固的秘密成分，并能随着时间的推移自我修复。
研究人员补充说，他们的工作不仅解决了长久以来的建筑之谜，还有助于未来开发更坚固、更可持续的混凝土配方，从而降低该材料对我们气候的总体影响。
破解古罗马混凝土
科学家们花了数年时间试图解释为何许多古罗马建筑，如房屋、码头、下水道和海堤，在数千年后仍屹立不倒，而许多现代建筑却在短短二三十年后就倒塌了。他们提出了几种理论——最常见的说法是，使用了火山灰使得当时的建筑材料更加牢固。
然而，科学家们从未认真考虑过罗马混凝土中遍布的毫米级大小的碳酸钙小斑点。直到现在。
“自从我开始研究古罗马混凝土以来，我一直对这些特征感到着迷，”根据一份新闻稿，该研究的作者之一、麻省理工学院土木与环境工程副教授Admir Masic说。“这些在现代混凝土配方中找不到，为什么它们会存在于这些古代材料中？”
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这些普遍存在的矿物质斑点，有时被称为“石灰团块”，是在混合过程中产生的，曾被视为搅拌不均匀的标志。然而，该研究表明，它们实际上在随着时间的推移支撑和加固古罗马混凝土方面起着作用，能够自动填充其表面出现的任何裂缝。
Masic补充道：“我一直对‘石灰团块的存在仅仅归因于质量控制差’这种说法感到困扰。如果罗马人花了如此大的精力来制作出色的建筑材料，遵循经过数百年优化调整的所有详细配方，为什么他们会在确保最终产品混合均匀方面投入如此少的精力呢？”
石灰团块助力持久混凝土
本质上，混凝土是由一种称为石灰的含钙物质与水，以及一系列细碎和粗碎的骨料（如火山灰和碎石）的组合制成的。
传统上，科学家们认为古罗马人在混凝土中加入了熟石灰，这是一种已经与水混合以产生粘稠湿润糊状物的石灰。但该研究的作者认为，这种成分无法解释如此典型的古代建筑中石灰团块的形成。
相反，在研究了意大利Privernum考古遗址2000年历史的混凝土样本后，研究作者推测，罗马人添加的是生石灰，这是一种不含水的纯净石灰，从而导致了混凝土团块的形成。
正是这些石灰团块使混凝土如此稳定，赋予了材料自动修复和加固自身的能力。
事实上，研究作者表示，每当古罗马混凝土出现裂缝时，它们就会瞄准碳酸钙团块，这些团块由于其固有的脆弱结构而不可避免地断裂。但它们不会永远保持断裂状态。
相反，当水渗入这些裂缝时，断裂的碳酸钙会转化为饱和钙溶液，该溶液会自发固化并填充裂缝，阻止其进一步扩散。
最终，为了验证其罗马结构强度源于这些石灰团块的理论，作者们制作并破坏了含有和不含生石灰的混凝土样本，并让水流过裂缝。两周之内，含有生石灰的混凝土的弱点被完全填补，而没有生石灰的混凝土的弱点则没有。
作者们认为这一发现“为未来开发更持久、更有弹性、更可持续的混凝土配方铺平了道路”。
作者们在研究中总结道：“无论损坏发生在建造后的几年还是几个世纪之后，只要石灰团块存在，这些自愈功能就能持续存在。”
