羅馬帝國時期的建築物經過兩千年依然完好無損,包括羅馬萬神殿 (Pantheon) 和英國的羅馬浴場 (Roman Baths),關鍵之一在於古羅馬人所使用的混凝土。
材料具極佳持久性
儘管其完整配方仍未完全解開,研究人員發現這種材料具有極佳的持久性,甚至在雨水滲入後具備「自我修復」能力。《Live Science》報道,俄勒岡大學副教授迪卡斯 (Kevin Dicus) 指出:「混凝土,奠定了羅馬帝國的根基」。
示意圖。設計圖片
重要成分是火山灰
其中一項關鍵成分是火山灰 (Pozzolan),古羅馬人從波佐利 (Pozzuoli) 地區採集並運往帝國各地。火山灰中的硅、鋁與石灰與水發生反應,能在常溫下形成堅固且可水下硬化的結構。
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石灰團塊主動填補裂縫
另一項關鍵則是混凝土中保留的「石灰團塊」(Lime Clasts),即未完全反應的生石灰小塊。這些團塊在混凝土出現裂縫並接觸水分後,會再次與水反應生成方解石,主動填補裂縫,展現「自我癒合」的能力。
古建築裂縫有方解石結晶
例如羅馬附近建於兩千年前的塞西莉亞‧梅特拉 (Caecilia Metella)墓,就曾觀察到裂縫中自然生成的方解石結晶。
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來自「熱混合」的古法
麻省理工學院研究團隊於2023年發表研究指出,這種效應來自一種稱為「熱混合」(Hot Mixing) 的古法,即將火山灰、生石灰與水等材料加熱混合,與現代所用熟石灰法大不相同。熱混合能保留團塊,也促進其反應與快速凝結,成為羅馬混凝土耐久與自癒的關鍵所在。
現代水泥壽命最長100年
相比之下,現代常用的波特蘭 (Portland) 水泥在製程中會將石灰高溫煅燒並磨成細粉,導致這些石灰團塊無法保留,自然也就失去自我修復能力。波特蘭水泥的壽命一般為75至100年。