一段浸沒在地中海深處的古羅馬防波堤，經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)2000多年的海水侵蝕沖擊，依舊堅(jiān)而不摧，究竟是什么讓其如此“厲害”?據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，由美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)對(duì)其耐久性深入研究時(shí)，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(duì)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(lái)自美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校、沙特阿拉伯阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)以及德國(guó)柏林同步輻射電子儲(chǔ)存環(huán)公司的研究人員，使用伯克利實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)光源(ALS)光束以及其他實(shí)驗(yàn)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?xí)r，不同于現(xiàn)代的做法主要表現(xiàn)在兩個(gè)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(gè)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(gè)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(rèn)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(gè)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(wú)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(shí)驗(yàn)的光束線下，測(cè)量出其機(jī)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(dāng)今主要建筑材料的混凝土，在生產(chǎn)過程中帶來(lái)的環(huán)境問題日益嚴(yán)重。其主要組分水泥在生產(chǎn)過程中會(huì)排放大量二氧化碳。據(jù)計(jì)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(yùn)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(shuō)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(xué)伯克利分校土木與環(huán)境工程教授圣保羅·蒙泰羅說(shuō)。

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(huì)向大氣中釋放出大量二氧化碳。