海水强化古罗马结构，显示研究

科学家们发现了2,000年历史的码头和防波堤的复原力背后的秘密，科学家们说，海水使罗马建筑 (例如著名的万神殿) 在过去的几个世纪中变得更加坚固。美国犹他大学的研究人员发现，海水通过罗马结构中的混凝土过滤会导致互锁矿物的生长，从而增加混凝土的凝聚力。

研究人员说，罗马人通过将火山灰与石灰和海水混合制成砂浆来制造混凝土，然后将火山岩块 (混凝土中的 “骨料”) 掺入砂浆中。

灰，水和生石灰的结合会产生所谓的火山灰反应。研究人员说，罗马人可能是从该地区常见的天然胶结火山灰沉积物 (称为凝灰岩) 中得到了这种混合物的想法。

研究小组发现，这种类似集团的混凝土被用于许多建筑结构中，包括罗马的万神殿和图拉真市场。大型海洋结构保护了港口免受公海侵害，并成为船只和仓库的广泛锚地。

现代波特兰水泥混凝土也使用岩石骨料，但有一个重要的区别: 沙子和砾石颗粒旨在惰性。 研究人员说，与水泥浆的任何反应都可能形成凝胶，使混凝土膨胀和破裂。

犹他大学的地质学家玛丽·杰克逊 (Marie Jackson) 说: “这种碱-二氧化硅反应发生在世界各地，它是破坏波特兰水泥混凝土结构的主要原因之一。” 研究人员进一步研究了使罗马建筑混凝土如此具有弹性的因素。

他们说，一个因素是骨料和砂浆之间的矿物间生长防止裂缝延长，而波特兰水泥中非反应性骨料的表面只会帮助裂缝进一步传播。

另一个因素是海洋砂浆中一种极为稀有的矿物，铝质钙铁矿 (Al-tobermorite)。杰克逊说，在一定升高的温度下，通过火山灰反应在石灰颗粒中形成的矿物晶体。

研究人员发现，Al-tobermorite和相关的沸石矿物phillipsite在浮石颗粒和胶结基质中的孔隙中形成。罗马混凝土的火山灰养护过程是短暂的。混凝土硬化后很长一段时间，一定有其他原因导致矿物在低温下生长。

研究小组得出的结论是，当海水在防波堤和码头中的混凝土中渗出时，它会溶解火山灰的成分，并使新的矿物质从高度碱性的浸出液中生长出来，尤其是Al-tobermorite和phillipsite。

这种Al-tobermorite具有富含二氧化硅的成分，类似于火山岩中形成的晶体。晶体具有板状形状，可增强胶结基质。联锁板增加了混凝土的抗脆性断裂能力。这项研究发表在《美国矿物学家》杂志上。