墓穴|混凝土建筑如何经久不裂?屹立了2050年的罗马古墓有线索

混凝土已经是最主要的土木工程材料之一 , 其价格低廉、工艺简单 , 然而瑕疵在于 , 在使用几十年后它会开始开裂和破碎 。 但科学家们注意到 , 很多的罗马建筑并没有如此 。
环境会破坏现代的混凝土 , 这些罗马建筑的结构却仍然屹立不倒 , 表现出非凡的耐久性 。 古罗马贵族女性Caecilia Metella的大型圆柱形墓穴是其中一个典型 。

墓穴|混凝土建筑如何经久不裂?屹立了2050年的罗马古墓有线索
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美国麻省理工学院学院、劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)、犹他大学的4名研究人员近日在国际陶瓷领域权威期刊、美国陶瓷学会会刊Journal of the American Ceramic Society上的一项研究表明, Caecilia Metella坟墓混凝土的质量可能超过同时期男性的纪念碑 。 他们提出 , 这种高质量源于建造者选择的火山聚集物以及与雨水和地下水之间不寻常的化学作用 , 这些化学作用累积了两千多年 。
该研究的通讯作者是麻省理工学院土木与环境工程副教授Admir Masic和犹他大学地质学与地球物理学研究副教授Marie Jackson , 他们的合作旨在了解古代混凝土结构的矿物成分 。
“了解古代材料的形成和过程可以为研究人员提供未来创造耐用、可持续建筑材料的新方法 。 ”Masic表示 , “Caecilia Metella墓穴是仍然存在的最古老的建筑之一 , 为现代建筑提供了启发 。 ”
Caecilia Metella墓穴是最著名的古罗马大道阿庇亚大道(Appian Way)上的重要景点和地标 。 它有一个圆筒形的塔 , 坐落在一个正方形的底座上 , 总共约70英尺(21米)高 , 直径为100英尺(29米) 。 这座墓穴建于公元前30年左右 , 处于罗马共和国向罗马帝国的转变之际 。 Caecilia Metella本人出身于贵族家庭 , 她嫁给了克拉苏家族(Marcus Crassus) , 后者与凯撒(Julius Caesar)和庞培(Pompey)结成了著名的“前三头同盟” 。

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研究人员提到 , 这一墓穴是罗马共和国晚期混凝土建筑技术的一个典范 。 该技术被古罗马御用建筑师维特鲁威(Marcus Vitruvius Pollio)记载描述 , 用粗砖或火山岩骨料与石灰和火山熔岩(火山爆发产生的玻璃和晶体的多孔碎片)制成的灰浆结合在一起建造厚墙 , 就会使得建筑“经过长时间的流逝不会变成废墟” 。
然而 , 古罗马人不知道的是 , 火山骨料中富含钾的白榴石晶体是如何随着时间的推移而溶解的 , 从而有益地重塑和重组火山骨料和胶凝基质之间的界面 , 提高混凝土的凝聚力 。
“专注于设计不断增强界面区域的现代混凝土 , 可能为我们提供另一种策略 , 以提高现代建筑材料的耐久性 。 ”Masic说 , “通过整合经过时间验证的‘罗马智慧’来做到这一点 , 提供了一个可持续的战略 , 可以将我们的现代解决方案的寿命提高几个数量级 。 ”

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