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文|彭乙彬
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引言
當人們來到義大利首都羅馬，在這裏我們會見到許多恢弘的古代建築，來自圖拉真市場的古羅馬走廊，讓人印象深刻。 這座來自1900年前建造的混凝土走廊，直到現在都依然堅挺 ，在承受住大量地震之後，他依然在此矗立著。
更重要的是，建築本身沒有任何一點鋼筋支撐，也將人們的目光吸引到了古羅馬混凝土技術上。
（古羅馬走廊）
一、古羅馬混凝土配方
古羅馬混凝土所建造的建築留存下來的不在少數，從公元前22年開始，當時的古羅馬人就在今天以色列的凱撒利亞古城港口。 修建了水下混凝土建築 ，直到現在，這些海洋建築物依然保存完好。
公元98到117年，正處在 圖拉真皇帝 統治之下古羅馬帝國， 開始大規模修建公共工程計畫， 修建新的道路橋梁，公共浴場等等，還修建了一個大型海港。當我們走進這些兩千多年前古羅馬混凝土建造出來的各種建築物時，我們會真正的大吃一驚。
（圖拉真皇帝）
這些幾千年前存在的混凝土建築，為何直到現在依然完好無失真？ 拿坡里的古羅馬防波堤常年被浸泡在水中，還會受到海浪的沖擊，但依然堅挺。帶著這樣的疑問，現代人進行研究，在上世紀90年代，猶他大學教授傑克森曾前往義大利，研究這些混凝土建築。
傑克森說幾千年前的混凝土港口令人印象深刻，而 許多20世紀建造的海濱計畫就已經搖搖欲墜 。她想弄清楚這兩者之間的差別到底是什麽？直到2013年，傑克森所在的研究團隊才真正對羅馬混凝土的原始配方進行了深度剖析。
（古羅馬防波堤）
他們驚訝地發現在羅馬混凝土當中，與現代的波特蘭水泥不同， 他們當中添加添加了火山灰和石灰的混合物 ，並且還將石頭的碎塊結合在了其中。從研究來看，古羅馬混凝土耐久性的關鍵就是火山灰巖石材料。
這和義大利的地理環境有著極大的關系，當拿坡里灣的火山爆發之後，這些火山灰會被運送全國各地。因此古羅馬才能夠修建起自己的建築物， 傑克森在研究中還發現了一種叫做鋁雪花鈣石的物質。
（古羅馬混凝土）
鋁雪花鈣石是從鈣十字沸石中伴隨生長的，傑克森表示，這在地球上是非常罕見的。而 隨著鋁雪花鈣石的生長，就會增加混凝土的堅固性 。它的晶體能夠保證材料受到壓力時，可以自如彎曲，而不是直接粉碎。
並且他們還發現，當古羅馬混凝土接觸海水後，海水會融化掉一部份混凝土。因禍得福的是在這些多余的空隙中，很快就會形成新的礦物質，也就是我們所說的「鋁雪花鈣石」，所以 這些古羅馬混凝土建築反而是越來越堅韌。
（鋁雪花鈣石）
傑克森試圖用舊金海附近的火山巖，來重新制作羅馬混凝土，但她發現，只有大量的燃料和持久的高溫才能夠合成少量的矽酸鈣。一旦用矽酸鈣加入現代混凝土，盡管變得堅固，但成本卻高出了許多。
因此 羅馬混凝土能夠經受住幾百年甚至幾千年的侵蝕 ，這種混凝土，不僅重量更輕，而且幾乎可以不用鋼筋進行加固。
（矽酸鈣）
二、現代混凝土
1756年英國人發現了混凝土技術，起初人們並不知道可以用來做什麽。直到1849年，法國一個園丁將鐵絲和混凝土結合後制作成了花盆，一下子點通了其他人的靈感。隨後1892年， 法國工程師將全套鋼筋混凝土的結構套用到了建築上。
1955年林同炎研究了預應力混凝土結構設計，已經混凝土發展成為了工程材料。1914年，工程師柯布設計出了一張概念圖，他將混凝土設計為框架結構， 能夠利用混凝土的抗彎特性，來修建新的房子。
（設計圖）
其實就是我們今天所看到的商品房結構，但在當年房子幾乎都是磚制作、石制的，這樣的想法改變了世界的行程。1958年日本丹下健三設計了香川縣廳舍， 用混凝土實作了更多建築的可能性。可以說一個小小的混凝土，改變了整個世界。
混凝土在一般情況下具有良好的耐久性，對於現代建築標準來說，也足以夠用了。例如現代商房住宅，主權在50年到100年間不等。而 混凝土一旦遇上水位變化或者是一直處在飽水狀態的情況之下，混凝土就極其容易遭到破壞 。
（現代混凝土）
對此，現在市面上要求混凝土具有一定的抗凍性，如果是不透水的工程，要求混凝土具有良好的抗滲性。事實上，現在的混凝土種類繁多，不同的工程也的確會使用不同的混凝土，但 不論怎麽變化，混凝土建築的壽命還是最多只有100年。
傑克森在研究羅馬混凝土時，她曾提到美國舊金山的碼頭，在上世紀50年代所修建的防波堤，如今混凝土塊早已剝落，只剩下鋼筋裸露在地面上。 現在的混凝土建築如果需要長期使用，還必須得註意保養，這就顯得有些憋屈了。
（現代混凝土建築）
三、現代混凝土和羅馬的區別是什麽
- 現在混凝土的材料大多是膠凝材料，也就是大家口中的水泥，再把砂、石、水等物品按照比例添加進去。有的是用碎石或鵝卵石，有的是用砂石， 凝結過後的混凝土是一種人造石材，也是現代建築中不可或缺的一環。
而羅馬混凝土中，因為有火山石灰的存在，所以才會產生鋁雪花鈣石等物質。這是兩者最大的差別，雖然都是混凝土，但 材料稍有不同就會鍛造出不同的硬度 。對於現代建築來說，羅馬混凝土顯然是更加具有優勢的。
（羅馬混凝土建築）
第二點， 古羅馬混凝土具有自愈功能 ，火山灰中的灰巖屑與水反應後可以產生飽和的鈣溶液，鈣溶液結晶為碳酸鈣，碳酸鈣則會迅速填充進裂縫中。這也正是前文所說的，古羅馬混凝土哪怕遭到侵蝕後也依然堅挺的原因。
這一點現代混凝土顯然做不到，而這恰恰是古羅馬混凝土耐久性的體現。但 羅馬混凝土卻並不能大規模推廣，僅僅是原材料就無法滿足大家的需求 。傑克森和她的團隊開始著手於解決這一難題，但事實上這也並不容易。
（古羅馬混凝土建築）
現在也有研究團隊正在努力將羅馬的水泥材料商業化，從而達到提升建築壽命的目的。我們也由衷的希望，這樣的研究能夠早一點成功。
參考資料
科學家破解古羅馬水泥不倒之謎.中國科學院，2017-07-05
地質學家研究了古羅馬混凝土的配方，結果讓人驚嘆.財富，2021-02-19
