摘要：在罗马帝国鼎盛时期过去近两千年后，它的一些建筑依然矗立。这些奇迹经受住了时间的考验，包括罗马万神殿、西班牙塞哥维亚的罗马水道桥以及英格兰的罗马浴场。 （注：为避免Markdown格式误解析，在标签内的字母与符号间添加了空格，实际使用时可去除。）

罗马人大约在2000年前建造了万神殿，但它非常坚固，至今人们仍在使用它。（图片来源：约尔格·格罗伊尔通过盖蒂图片社

在罗马帝国鼎盛时期过去近两千年后，它的一些建筑依然矗立。这些奇迹经受住了时间的考验，包括罗马万神殿、西班牙塞哥维亚的罗马水道桥以及英格兰的罗马浴场。 （注：为避免Markdown格式误解析，在标签内的字母与符号间添加了空格，实际使用时可去除。）

这些建筑的耐久性在很大程度上要归功于罗马混凝土。但罗马混凝土究竟有何特别之处？这种材料究竟有什么特质，能让建筑屹立数千年？

研究人员仍在困惑罗马混凝土究竟是如何制成的，但他们掌握了一些线索，包括其多种成分以及它在下雨时具有自我修复能力这一特性。

如今最常用的水泥被称为波特兰水泥。加州大学戴维斯分校土木与环境工程副教授索马耶·纳西里表示，根据所处环境的不同，用波特兰水泥建造的结构物使用寿命为75至100年。自罗马时代开始使用混凝土以来，它无疑已经发生了变化，但事实是，自发明以来它就一直在不断变化。

类混凝土材料的使用可追溯至公元前6500年。石器时代的叙利亚人在使用火坑时，意外研制出了被称为石灰的无机建筑化合物，火坑可能会加热周围的岩石，这类似于现代煅烧工艺的原始版本。纳西里表示，与此同时，大约在公元前1100年，中美洲的玛雅人利用生石灰研制出了混凝土的前身。生石灰是石灰石经高温加热后产生的，在这一过程中，石灰石会释放二氧化碳，并将其碳酸钙转化为氧化钙。

但罗马混凝土是一种独特的混合物，而且效果惊人。“混凝土建造了这个帝国，”俄勒冈大学古典学副教授凯文·迪克斯（Kevin Dicus）告诉《生活科学》。迪克斯表示，早在公元前三世纪，罗马人就开始使用这种混凝土了。

公元前1世纪在罗马附近建造的塞西莉亚·梅特拉墓是一座陵墓，其建造所用的混凝土至今仍保存完好。（图片来源：piola666 摄于盖蒂图片社）

罗马混凝土背后的秘密既在于其原料，也在于其混合方法。迪克斯认为，一种“改变游戏规则”的东西是火山灰。罗马人使用来自意大利城市波佐利火山岩层的火山灰，并将其运往整个帝国。如今，火山灰包括浮石和粉煤灰，粉煤灰是煤炭燃烧的副产品。火山灰中的二氧化硅和氧化铝在常温下会与石灰和水发生火山灰反应，从而形成强度更高、更耐用的混凝土。火山灰还被用于制造水硬性水泥，这种水泥可以在水下硬化。

迪克斯说，另一种关键成分是石灰碎屑，即小块的生石灰。这些碎屑赋予了罗马混凝土自我修复的能力。混凝土会随着时间的推移风化并变弱，但水会渗入其裂缝并接触到碎屑。当碎屑与水发生反应时，会生成称为方解石的晶体，这些晶体会填补裂缝。通过这种方式，罗马混凝土能够自我修复。例如，罗马附近有2000年历史的凯西利亚·梅特拉墓，其裂缝中就填充着方解石，这表明自建造以来的某个时刻，水激活了混凝土中的碎屑。

西班牙塞哥维亚的罗马水道桥是罗马时代众多至今仍屹立不倒的水道桥之一。（图片来源：EHStock via Getty Images）

麻省理工学院的一组研究人员在2023年发表于《科学进展》（Science Advances）杂志的一项研究中阐述了碎屑的作用。他们用扫描电子显微镜和X射线对罗马混凝土进行分析，以探究其坚固的原因并了解其制作方法，而罗马人似乎凭直觉掌握了这一工程奇迹。“这仅仅是个幸运的巧合，还是他们确实知道自己在做什么？”迪克斯思索道。

罗马人还采用了一种被称为热混合的方法，该方法包括将生石灰与火山灰、水和其他成分混合，然后对它们进行加热。麻省理工学院的团队发现，这种方法有助于激发石灰碎屑的自愈能力，并且与用熟石灰（一种生石灰水溶液）制成的水泥相比，凝固速度更快。迪库斯表示，熟石灰如今是常规材料。

研究人员仍在深入研究罗马混凝土。“我们仍在发现他们在搅拌和准备材料时使用的一些方法，”纳西里说。

迪克斯解释说，在当前的搅拌工艺中，波特兰水泥不允许石灰碎屑的形成。窑中生产的熟料会被磨成细粉，所有潜在的碎屑都会被破坏。他说，相比之下，当罗马人可能将生石灰、灰烬和水热拌时，这些碎屑仍然是“水泥中的小夹杂物”。

无论罗马人是否完全明白他们水泥配方的卓越之处，其伟大都通过它的耐久性彰显无遗。即便在今天，触摸罗马城墙的感觉也是独一无二的。“这东西有2000年历史了，却依然像刚浇筑那天一样坚硬，”迪克斯说道。

来源：任夏