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为什么2000多年前罗马人制造的混凝土比今天使用的混凝土更坚固?罗曼很幸运。罗马混凝土因其化学性质而非常坚固。现代混凝土

作者:张辰北

为什么 2000 多年前罗马人制造的混凝土比今天使用的混凝土更坚固?

罗曼很幸运。罗马混凝土因其化学性质而非常坚固。现代混凝土通常由“波特兰水泥”制成,然后与水和骨料(如砾石)混合。波特兰水泥基混凝土确实会随着时间的推移而恶化。使其更坚固的一种常见尝试是在其中嵌入钢筋。这确实大大增加了它的“抗拉”强度——远远超出了罗马混凝土所能做的任何事情。例如,罗马混凝土永远不能像今天常用的那样用于高速公路立交桥跨度。然而,钢筋有一个主要缺点:钢生锈。这不仅削弱了材料,而且还会膨胀,导致混凝土出现裂缝和其他弱点。

因此,罗马混凝土结构持续了数千年的原因之一是罗马人只在所谓的“压缩”模式下使用它,而不是在拉伸模式下使用它(换句话说,对于柱子、拱门和圆顶等结构——从不用于横梁等水平元素)。因为混凝土仅用于压缩,所以它承载的重量越大,它就越坚固。

然而,也许罗马混凝土如此坚固的最重要原因是它是用“火山灰”而不是波特兰水泥制成的。火山灰是火山灰,罗马人非常幸运,因为火山灰基混凝土实际上会随着时间的推移而变得更坚固,尤其是在与海水混合的情况下。最近在犹他大学进行的研究表明了这一点。令人惊讶的是,将火山灰与海水混合会产生一种称为铝质 tobermorite 的物质,这是一种稀有的二氧化硅基矿物,实际上很难在实验室中制造,但在古罗马混凝土中含量丰富,并导致混凝土随着时间的推移变得更像岩石.这不仅使普通的混凝土结构更坚固,而且对海港地基等水下结构也起到了奇迹般的作用。

火山灰不仅在水下硬化,而且海水使混凝土更硬,因为铝质托贝莫来石实际上在混凝土中生长,这要归功于海水在其周围晃动,慢慢溶解其中的火山灰,并为其提供空间来发展这些加固结构铝质 tobermorite 的互锁晶体。结果,据研究人员称:“罗马人通过使用火山灰创造了一种类似岩石的混凝土”。

当然,这仍然引出了一个问题,为什么在没有海水可供使用的情况下,德国特里尔的君士坦丁大教堂等罗马建筑仍然屹立不倒?

还有其他原因,例如他们用于这种结构的技术,称为 opus testaceum,如下图所示:

在这里,建筑商会建造两堵相隔两到三英尺的砖墙,然后将混凝土(仅与最少的水混合)倒入由此创建的“形式”中,并牢固地压实(这使它更强大)。

以及简单地使墙壁变得很厚......

无论如何,你去吧。那些罗马人一直在想着一切……

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