古罗马建筑屹立千年 科学家试图揭开因由

　　古罗马时代所建造的雄伟建筑，已屹立数千年，至今仍留存于世。这证明了罗马工程师无与伦比的聪明才智，他们在混凝土的使用上达到了尽善尽美的境界。

　　然而，他们所使用的建筑材料，究竟是如何在万神殿（有着世界上最大的无钢筋圆顶）、罗马竞技场等巨大建筑物中发挥作用，使它们能留存超过两千年呢？

　　在许多案例中，罗马建筑的混凝土都被证实较为耐用。与它们相当的现代混凝土，则会在数十年内就毁坏。在1月6日发表于《科学进展》（Science Advances）期刊的研究中，科学家表示，他们终于明白了其中的神秘成分，如何使罗马人的建筑材料历久不坏，还能在如码头、下水道及地震带等较为棘手的环境中，创造出如此精美复杂的建筑结构。

　　他们发现混凝土中被称为石灰碎屑（lime clasts）的白色厚块，使混凝土能修复因时间而产生的裂缝。然而先前这些白色的块状物都被科学家忽略了，只把它们视作混凝土混合过稀或使用劣质原料的证据。

　　“在我看来，很难相信古罗马工程师会出现这样的失误，因为无论在挑选或是处理材料上，他们都相当谨慎。”新研究作者，来自麻省理工学院土木与环境工程学的副教授阿德米尔．马斯（Admir Masic）表示。

　　“学者写下了精确的混凝土制作法，且广泛实行于罗马帝国境内的工程中。”马斯补充。

　　本次的新发现有助于使今日混凝土的制造更加耐久，甚至可能改变整个社会，达到罗马人曾经的辉煌。

　　“混凝土导致罗马人出现了建筑革命。”马斯说，“罗马人有能力创造，并将城市变成美丽且令人惊艳的居住地。此革命基本上彻底改变了人类生活居住的方式。”

　　石灰碎屑与混凝土的耐用性

　　混凝土本质上为人造石头，由水泥混合所构成。水泥是一种黏合剂，原料通常有石灰岩、水、细粒料（砂或细碎石）和粗粒料（砾石或碎石）。

　　马斯说，罗马文档曾显示黏合剂中有使用熟石灰，这也是为何过去学者们断定罗马的混凝土是由熟石灰所制成。

　　随着进一步调查，研究员发现石灰碎屑的产生，与混合混凝土时使用生石灰（氧化钙）有关，可能为单独使用生石灰，或生石灰与熟石灰结合。熟石灰是石灰与其它成分混合前即先加水混合，生石灰则为干燥形式的石灰岩，极具活性与危险性，易起化学反应。

　　对混凝土进行更多的分析显示，极高温度下所形成的石灰碎屑与生石灰的使用有关，而“热拌”（hot mixing）则是混凝土持久耐用的关键。

　　“热拌法的好处是双重的。”马斯在一份新闻稿中提到，“首先，当混凝土整体加热至高温，其化学特性便能充分发挥，产生除高温外不能产生的化合物，若只使用熟石灰则无法。此外，升高的温度大幅减少了固化及凝固时间，因所有的化学反应都加速了，建造过程也能更加迅速。”

　　为调查罗马的混凝土能自我修复的能力是否来自石灰碎屑，研究团队进行了一项实验。

　　他们制作了两种混凝土样本，一种依循罗马人的配方，另一种则按照现代标准，接着故意使样本产生裂缝。两周后，水无法流过依罗马配方所制作的混凝土，然而却可顺利穿越不含生石灰的混凝土块。

　　他们的研究成果指出，石灰碎屑能溶解于裂缝中，并在暴露于水中后再结晶，使由侵蚀、风化所形成的裂缝扩大前便愈合。研究人员表示，这项自我修复的能力，为制作更加耐久，因而更永续的现代混凝土创造了条件。这将减少混凝土的碳足迹，根据研究，其占全球温室气体排放量的8%。

　　多年来，研究员一直认为是来自拿坡里湾波佐利地区的火山灰，使得罗马建筑物如此坚固。火山灰被运送至广大的罗马帝国各地，于建造中使用。且在当时建筑师和历史学家的记载中，这种灰被视为混凝土的重要原料。

　　马斯表示，这两种成分都相当重要，然而石灰在过去一直被忽视。