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古羅馬建築歷久不衰原因 科學家：混凝土含有火山灰和特殊石灰碎屑
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作者:
gravius
時間:
2023-1-8 05:41
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古羅馬建築歷久不衰原因 科學家：混凝土含有火山灰和特殊石灰碎屑
自由時報 2023/01/07 多年來，材料學家一直與考古學家和歷史學家合作，試圖解開羅馬帝國混凝土製造技術和技巧的秘密，羅馬人憑藉這些技術和技巧建造了一些世界上最歷久不衰的道路、橋樑、港口、體育場館和公共建築。根據Ancient Origins網站報導，《科學進展》（Science Advances）雜誌公布的1項最新研究指出，這可能與當地盛產的火山灰和1種特殊石灰碎屑有關。
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包括麻省理工學院（MIT）土木與環境工程教授馬希克（Admir Masic）、前MIT博士生塞莫爾（Linda Seymour）在內的研究人員，2021年投入了大量時間和精力，分析有2053年歷史的古羅馬貴婦 Caecilia Metella墓的混凝土結構，仔細分析樣本以試圖確定其最基本的成分。儘管經歷了漫長的歲月流逝，Metella墓基本上完好無損。
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馬希克、塞莫爾等參與這項研究的科學家發現，自古羅馬共和國末期最初建造這座墓以來，由熟石灰和火山玻璃製成的極其堅固的砂漿，是使該墓保持完好無損的主要因素。
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長期以來，研究人員都相信羅馬混凝土中包含的1種特殊火山灰是其耐用的主要原因，所討論的灰燼類型被稱為火山灰（pozzolanic ash），因為它來自那不勒斯灣波佐利市（Pozzuoli）周圍發生的火山噴發，這種特殊的灰燼因堅硬的化學成分，被廣泛用於整個羅馬帝國的建築。
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但MIT的科學家及其同事透露，這種火山灰並不是羅馬混凝土歷久不衰的全部原因。在對幾個樣本進行廣泛檢查時，研究人員發現，古羅馬製造的混凝土中含有1種特殊成分「石灰碎屑」（lime clasts），具有關鍵「自我修復功能」。
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研究人員指出，當自然力量導致混凝土開始裂開時，這個力量隨後會轉移到石灰碎屑上，使石灰碎屑也會開始裂開。令人難以置信的是，破碎的石灰碎屑隨後會與透過裂縫滲入混凝土的水發生反應，形成1種鈣飽和溶液，這種溶液既會變硬來填充混凝土中的所有裂縫，又會與火山灰材料發生反應，進而為水泥塊增加額外的強度。
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換句話說，每當自然力量要將混凝土分開時，石灰碎屑就會自動修復混凝土。
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為了檢驗他們關於石灰碎屑的自我修復能力的結論，研究人員使用古羅馬和現代混凝土製造配方，製作了熱拌混凝土樣品。然後，他們故意將各種樣品弄裂，並從裂縫中倒水，看看會發生什麼。正如預測的那樣，不到2週後，由古羅馬帝國混凝土製成的裂開塊完全癒合，不再容易滲水。相反，由現代混凝土配方製成的樣品仍然裂開，如果受到連續水流的影響，會進一步惡化。
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