这是翻译系列的一篇文章。原文来自Nature的新闻Seawater is the secret to long-lasting Roman concrete，发布于2017年7月3日。以下是译文。


为何古代的海堤能够屹立两千年而不垮？最近一项研究表明，海水会与制造海堤的材料产生化学反应，从而生成一种稀有的矿物质，形成了天然的防护外壳。

Roman piers

屹立千年的古罗马港口建筑(如海堤)使用了一种古老的混合水泥。

古罗马人建造的海堤，经历了两千多年的风吹浪打，仍然坚固如初，这本身是一件让人惊叹的事。最近，一个国际研究团队发现了它其中的奥秘：制造海堤的混泥土会与海水产生化学反应，从而产生一种稀有的矿物质，而它会让堤坝更加坚固。

研究团队的组长，来自盐湖城犹他大学的地理学家Marie Jackson认为，“这一发现，可能会帮助建筑工程师们们制造出更加坚固，更加耐用的水泥。”

水和波特兰水泥(主要由石灰石和黏土构成)作为黏合剂，将小石块黏合起来，构成了现代混泥土。但是随着时间的推移，它会逐渐分解，在恶劣的海洋环境中更是如此。相比而言，古罗马人以火山灰和石灰作为黏合剂，再把碎石块黏合起来，构成了古代的混泥土。对于这些水下的混泥土建筑，古罗马学家Pliny和Elder是这么描述的：“坚不可摧大石块，风浪之下更加坚固。”这些描述引起了Jackson的兴趣：“我想知道，这些混泥土材料是如何变成真正的石块的。”

早期研究中，Jackson和同事们发现了古罗马混泥土中存在一些不寻常的物质，比如一种叫做aluminium tobermorite(含铝水化硅酸钙)的稀有矿物。在最近的研究中，科学家们将这些混泥土样本，带到了加州伯克利洛伦兹实验室，在ALS(Advanced Light Source)进行了了样本分析，并确定了样本中矿物质的组成。

研究者发现了一种叫做钙十字沸石(phillipsite)的硅酸盐，这种物质常见于火山石。而在海水不断冲刷这种混泥土材料时，会增加其碱性，使得aluminium tobermorite(含铝水化硅酸钙)晶体能依附于phillipsite生长出来。“这种情况很罕见。”Jackson说，这种结晶过程以前只在冰岛的Surtsey火山等地区有记录。当tobermorite不断生长的时候，它可以使得混泥土更加坚固，因为这种晶体有着长长的，层状的结构，在施加外部压力的时候，可以使材料整体更加紧实坚固，而不是变得更加脆弱。

实际应用

来自比利时Ghent大学的材料工程师Nele De Belie认为，“现代的混泥土制造商也许可以从古罗马人身上获取一些启发。”她和同事们利用煤灰等材料，给混泥土增加了“自我治愈”的功能，使得材料产生裂痕时能够自我修复。其中，煤灰的作用与火山灰的作用类似。

如何在实验室中重制古罗马人的混泥土配方，这是Jackson正在研究的问题。此外，Jackson目前也是一家位于内华达州的水泥公司的顾问，这家公司正在使用来自美国西部的火山灰制造混泥土。

“这种类型的混泥土并不一定会用在所有的日常建筑中，”她说，“但是在制造海堤的时候，我们也许可以参照古罗马人的做法（使得海堤更加坚固耐用）。”

火山爆发后，会形成坚固耐用的结晶石，古罗马人的灵感或许来源于此。


本文地址：https://jjayyyyyyy.github.io/2017/07/08/seawater_is_the_secret_to_long-lasting_Roman_concrete.html

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