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為什麼2000多年前羅馬人制造的混凝土比今天使用的混凝土更堅固?羅曼很幸運。羅馬混凝土因其化學性質而非常堅固。現代混凝土

作者:張辰北

為什麼 2000 多年前羅馬人制造的混凝土比今天使用的混凝土更堅固?

羅曼很幸運。羅馬混凝土因其化學性質而非常堅固。現代混凝土通常由“波特蘭水泥”制成,然後與水和骨料(如礫石)混合。波特蘭水泥基混凝土确實會随着時間的推移而惡化。使其更堅固的一種常見嘗試是在其中嵌入鋼筋。這确實大大增加了它的“抗拉”強度——遠遠超出了羅馬混凝土所能做的任何事情。例如,羅馬混凝土永遠不能像今天常用的那樣用于高速公路立交橋跨度。然而,鋼筋有一個主要缺點:鋼生鏽。這不僅削弱了材料,而且還會膨脹,導緻混凝土出現裂縫和其他弱點。

是以,羅馬混凝土結構持續了數千年的原因之一是羅馬人隻在所謂的“壓縮”模式下使用它,而不是在拉伸模式下使用它(換句話說,對于柱子、拱門和圓頂等結構——從不用于橫梁等水準元素)。因為混凝土僅用于壓縮,是以它承載的重量越大,它就越堅固。

然而,也許羅馬混凝土如此堅固的最重要原因是它是用“火山灰”而不是波特蘭水泥制成的。火山灰是火山灰,羅馬人非常幸運,因為火山灰基混凝土實際上會随着時間的推移而變得更堅固,尤其是在與海水混合的情況下。最近在猶他大學進行的研究表明了這一點。令人驚訝的是,将火山灰與海水混合會産生一種稱為鋁質 tobermorite 的物質,這是一種稀有的二氧化矽基礦物,實際上很難在實驗室中制造,但在古羅馬混凝土中含量豐富,并導緻混凝土随着時間的推移變得更像岩石.這不僅使普通的混凝土結構更堅固,而且對海港地基等水下結構也起到了奇迹般的作用。

火山灰不僅在水下硬化,而且海水使混凝土更硬,因為鋁質托貝莫來石實際上在混凝土中生長,這要歸功于海水在其周圍晃動,慢慢溶解其中的火山灰,并為其提供空間來發展這些加強結構鋁質 tobermorite 的互鎖晶體。結果,據研究人員稱:“羅馬人通過使用火山灰創造了一種類似岩石的混凝土”。

當然,這仍然引出了一個問題,為什麼在沒有海水可供使用的情況下,德國特裡爾的君士坦丁大教堂等羅馬建築仍然屹立不倒?

還有其他原因,例如他們用于這種結構的技術,稱為 opus testaceum,如下圖所示:

在這裡,建築商會建造兩堵相隔兩到三英尺的磚牆,然後将混凝土(僅與最少的水混合)倒入由此建立的“形式”中,并牢固地壓實(這使它更強大)。

以及簡單地使牆壁變得很厚......

無論如何,你去吧。那些羅馬人一直在想着一切……

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