古羅馬人是建築和工程的大師，也許是渡槽代表的最著名的。那些仍然有用的奇蹟依賴於一種獨特的建築材料：Pozzolanic混凝土，這是一種壯觀的耐用混凝土，使羅馬結構具有令人難以置信的力量。
即使在今天，他們的建築物之一 - 萬神殿，仍然完好無損，歷史了近2000年 - 擁有世界上最大的未加固混凝土圓頂的記錄。
這種混凝土的特性通常歸因於其成分：Pozzolana是火山灰的混合物 - 以意大利城市Pozzuoli的名字命名，可以找到大量的沉積物 - 酸橙。當與水混合時，兩種材料可以反應以產生濃縮混凝土。
但事實證明，這並不是整個故事。 2023年，由馬薩諸塞州理工學院（MIT）領導的國際研究人員團隊發現，不僅材料與我們可能想到的材料略有不同，而且用來混合它們的技術也有所不同。
吸煙槍是小的白色石灰塊，可以在似乎是混合物的混凝土中找到的。這些塊的存在以前歸因於混合或材料不佳，但這對MIT的材料科學家崇拜沒有意義。
“這些石灰碎屑的存在只是歸因於低品質的控制總是困擾著我的想法，”Masic說早在2023年1月。
“如果羅馬人在製作出色的建築材料上付出了很大的努力，遵循了許多世紀以來對所有詳細的食譜進行了優化，為什麼他們會很少努力確保生產良好的最終產品這個故事必須更多。 ”
Masic和該團隊由MIT土木工程師Linda Seymour領導，從意大利的Privernum考古遺址仔細研究了2,000年曆史的羅馬混凝土樣品。
對這些樣品進行大區域掃描電子顯微鏡，能量分散性X射線光譜，粉末X射線衍射和共聚焦拉曼成像，以更好地了解檸檬層。
考慮的問題之一是使用的石灰的性質。對火山灰混凝土的標準理解是它使用藍色石灰。首先，在高溫下加熱石灰石，以產生高反應性苛性粉稱為生石灰，或氧化鈣。
將快速lime與水混合產生藍石灰或氫氧鈣：反應性，苛性糊狀的糊狀。根據理論，古羅馬人與Pozzolana混合了正是這種屠殺的石灰。
根據團隊的分析，樣本中的石灰碎屑與此方法不一致。相反，羅馬混凝土可能是通過在極高的溫度，或除了成藍色的石灰下直接將果皮和水混合在一起而製成的，該過程稱團隊稱之為“熱混合”，從而導致石灰碎屑。
“熱混合的好處是雙重的，”Masic說。
“首先，當將整個混凝土加熱到高溫時，它允許僅使用藍色石灰，產生高溫相關的化合物，而這些化合物是不可能的，這些化合物可能不會形成。其次，這種升高的溫度顯著降低了固化和設置由於所有反應都加速了，因此可以更快地結構。”
它還有另一個好處：石灰碎屑賦予具體的出色自我修復能力。
當混凝土中形成裂紋時，它們優先傳播到石灰碎屑，其表面積比矩陣中的其他顆粒更高。當水進入裂縫時，它會與石灰反應，形成富含鈣的溶液，該溶液乾燥並變硬為碳酸鈣，將裂紋粘在一起並防止其進一步擴散。
這已經觀察到在另一個擁有2,000年曆史的塞西利亞米特拉墓中的混凝土中，混凝土中的裂縫充滿了方解石。這也可以解釋為什麼2，000年前建造的Roman Concrete儘管海洋持續不斷地遭受襲擊，但仍在數千年中倖存下來。
因此，該團隊通過使用Quicklime從古代和現代食譜中製作Pozzolanic混凝土來測試他們的發現。他們還沒有快速lime並進行了裂紋測試，製作了控制混凝土。果然，破裂的果子混凝土在兩週內得到了充分治愈，但控制混凝土保持破裂。
該團隊現在正在致力於將其混凝土商業化為當前混凝土的更環保替代品。
“考慮到這些更耐用的混凝土配方不僅可以擴大這些材料的使用壽命，而且還可以如何提高3D打印混凝土配方的耐用性，這令人興奮，”Masic說。
該研究已發表在科學進步。
本文的一個版本於2023年1月首次發布。
