一段浸沒在地中海深處的古羅馬防波堤，經(jīng)歷了長達2000多年的海水侵蝕沖擊，依舊堅而不摧，究竟是什么讓其如此“厲害”?據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，由美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室領(lǐng)導的一個國際研究團隊對其耐久性深入研究時，意外地發(fā)現(xiàn)，古羅馬人竟然在生產(chǎn)制造混凝土的過程中，就能夠削減二氧化碳的排放，減少對環(huán)境的破壞。那么，他們是如何做到的呢?

海上混凝土的秘密

來自美國加州大學伯克利分校、沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學以及德國柏林同步輻射電子儲存環(huán)公司的研究人員，使用伯克利實驗室的先進光源(ALS)光束以及其他實驗設(shè)施，在調(diào)研波佐利灣的海上混凝土中發(fā)現(xiàn)，古羅馬人制造混凝土時，不同于現(xiàn)代的做法主要表現(xiàn)在兩個關(guān)鍵方面。

其一，硅酸鹽水泥是一種可將混凝土組件綁定在一起的膠水。使用硅酸鹽水泥的混凝土是含有鈣、硅酸鹽和水合物的化合物(C-S-H)。而古羅馬混凝土產(chǎn)生了一個非常不同的化合物，方法是加了鋁和少量硅。由此形成的鈣鋁硅酸鹽水合物 (C-A-S-H)是一個非常穩(wěn)定的黏合劑。

通過ALS光束線的光譜鑒定，研究人員認為在C-A-S-H中鋁替代硅的特定方式可能是海水混凝土的凝聚力和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

另一個突出之處涉及到混凝土的水化產(chǎn)物。從理論上講，在用硅酸鹽水泥制成的混凝土中，C-S-H類似于結(jié)合了天然存在的層狀礦物，被稱為雪硅鈣石和六水硅鈣石?？上У氖?，這些理想的晶體結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代常見的混凝土中無處可尋。

然而，雪硅鈣石卻出現(xiàn)在古代海水混凝土的砂漿中。研究人員在ALS高壓X射線衍射實驗的光束線下，測量出其機械性能，并首次闡明鋁在其晶格中的作用：鋁雪硅鈣石比低結(jié)晶的C-A-S-H具有更大的剛性。

古羅馬人是如何做到的

仍是當今主要建筑材料的混凝土，在生產(chǎn)過程中帶來的環(huán)境問題日益嚴重。其主要組分水泥在生產(chǎn)過程中會排放大量二氧化碳。據(jù)計算，世界水泥工業(yè)排放二氧化碳量占全球溫室氣體排放量的7%，這還不包括水泥和混凝土在物流運輸過程中的二次污染。水泥和混凝土建材成為霧霾等大氣污染的主要元兇之一。

“這并不是說現(xiàn)代生產(chǎn)的混凝土不好，它已經(jīng)好到我們每年使用190億噸的產(chǎn)量，問題是其中制造硅酸鹽水泥所排放的二氧化碳占該行業(yè)排放量的7%?！奔又荽髮W伯克利分校土木與環(huán)境工程教授圣保羅·蒙泰羅說。

硅酸鹽水泥是“膠水”之源，可以將最現(xiàn)代化的混凝土黏合在一起，但是制造它需要將混合的石灰石和黏土加熱到1450℃，石灰石受熱后會向大氣中釋放出大量二氧化碳。