那么,古罗马人的混凝土为什么那么坚固,可以使用千年,而现代混凝土却百年不到就垮塌了呢?
混凝土作为一种重要的建筑材料,其历史可以追溯到公元前6500年,当时美索不达米亚地区的居民们发明了一种名为“泥砖”的建筑材料,这种建筑材料是将泥土和砂石进行混合,然后制成砖进行砌筑。
在随后的3000年间,泥砖建筑材料逐渐向中东和地中海沿岸地区传播,古埃及人就是泥砖建筑材料的早期使用者之一,而古埃及人在使用泥砖砌筑建筑材料之后发现,在砂岩和花岗岩之间加入一些石灰和膨胀性的矿物质之后,可以使建筑材料更加坚固。几百年之后,古罗马人在此基础上又对泥砖建筑材料进行了改进,制成一种坚硬且不易损坏的建筑材料,这就是古罗马人使用的古代混凝土。
古代混凝土与现代混凝土的主要区别就在于材料的不同:古代混凝土是将沙子、砾石、石灰等材料进行混合,然后加水拌合而成,而现代混凝土则是将水泥、砂子和骨料进行拌合,然后经过凝固而成。可以说,古代混凝土就是现代混凝土的前身,古代混凝土的诞生,标志着建筑材料的发展,古罗马混凝土之所以能够使用千年之久,其坚固之处就在于其特殊的配方。
古罗马人在混凝土中加入了一种特殊的材料:火山灰,这是古罗马混凝土如此坚固的关键所在。众所周知,火山灰是火山喷发时形成的一种沉积物,具有非常细小的颗粒度,因此非常适合作为混凝土的材料,可以使混凝土的密度非常高,从而使古罗马的建筑变得更加坚固。
此外,火山灰中还含有一种名为“闪长石”的矿物质,这种矿物质可以使古代混凝土具有抗压、抗剪切的性能,这也是古罗马人的建筑在历经千年风雨之后依然屹立不倒的原因之一。
另外,古罗马人在混凝土中加入的另一种材料还有海水,由于古罗马地区的矿石资源比较缺乏,所以古罗马人在生活中经常使用到海水。
古罗马人发现,如果将海水和混凝土进行拌和,那么制成的混凝土比一般的混凝土要坚固,因此古罗马人在建筑时经常使用海水进行拌合,这也成为古罗马混凝土使用千年之久的原因之一。
古罗马混凝土之所以能够使用千年之久,还有一个重要原因在于其具有自我修复的功能,古罗马混凝土在制作过程中,由于对配比没有强制要求,因此很多时候混凝土的水灰比都比较大,这就会导致混凝土在凝固以后表面会出现很多小孔,使得混凝土变得松软。
然而,这种松软的混凝土却有着自我修复的能力,古罗马混凝土中的某些矿物质会在空气中与二氧化碳进行反应,生成一种新的矿物质,这种新的矿物质会充满混凝土中的小孔,使其变得更加坚固。
古罗马混凝土的另一大特点在于具有抗腐蚀的性能,古罗马地区的建筑几乎都建在靠近海岸的地方,这就导致古罗马的建筑经常受到海水的侵蚀。古罗马混凝土在制作的过程中加入了一种名为“砂岩”矿物质,这种矿物质含有大量的硅酸盐,正是这种硅酸盐能够保护古罗马混凝土免受海水的侵蚀,从而使古罗马的建筑变得非常耐用。
古罗马混凝土能够使用千年之久,而现代混凝土的寿命却只有百年左右,这还是在保养得当的情况下,有的混凝土只能使用数十年之久,就会出现龟裂、脱落等问题。那么,现代混凝土为什么会出现这种情况呢?
在19世纪的时候,英国的建筑师们发现古罗马人的建筑在使用上千年之后依然屹立不倒,但是自己设计的建筑却往往没过100年就会出现垮塌的问题,这让他们感到非常惊讶和不解。因此,他们开始对古罗马人的建筑进行研究,最终发现古罗马混凝土的制作方法和自己研制的混凝土有非常大的不同,于是便开始寻找古罗马混凝土的配方。在1850年,一位英国的建筑师名为“乔瑟夫·阿西顿”通过对古罗马混凝土进行分析,终于找到了古罗马混凝土的配方。
然而,这种古罗马混凝土的制作材料非常昂贵,不适合大规模的生产,因此乔瑟夫·阿西顿又对古罗马混凝土进行改进,最终研制出一种新型的混凝土,这种混凝土就是波特兰水泥。波特兰水泥的问世,标志着现代混凝土的历史开篇,波特兰水泥具有干凝和湿硬两种硬化方式,因此在混凝土建筑方面使用非常广泛。
然而,虽然波特兰水泥的硬化时间从几十小时减少到几小时,但是在制备过程中水泥的用量却是原来的3-4倍,这意味着水泥的用量是混凝土材料中最大的,而波特兰水泥中又含有大量的石灰,因此在建材生产中对环境造成了极大的污染。
为了降低波特兰水泥的用量,20世纪的时候,人们又研究了一种新型的水泥:粉煤灰水泥。粉煤灰水泥中的石灰含量比较低,因此在生产过程中对环境造成的污染就比较小,而且粉煤灰水泥中的粉煤灰含量不高,因此可以降低水泥用量,但是其硬化时间比较长,因此使用的不是非常广泛。
20世纪末,随着钢筋混凝土的发明,混凝土的性能得到了进一步的增强,现代建筑中使用钢筋混凝土的比例也越来越高,而随着钢筋混凝土的不断发展,现代建筑中还出现了预应力钢筋混凝土。预应力钢筋混凝土是在混凝土中加入钢筋的同时,还在钢筋上进行预应力处理,这样可以增强钢筋的抗拉性能,从而使混凝土的抗折性能更高。然而,随着现代建筑工程的发展,由于对建筑工程的进度要求越来越高,因此在建筑工程中就会存在一些建筑材料使用不当的现象。
例如,在混凝土中加入的水泥用量过大,而且混凝土中的骨料也会受到污染,这就会导致混凝土的抗压性和剪切性能下降,最终会导致建筑工程的安全隐患。
古罗马混凝土作为一种具有千年历史的建筑材料,其耐久性和抗腐蚀性能都非常强,因此在古罗马的建筑工程中使用得非常广泛,那么现代建筑是否可以学习古罗马的做法,以提高建筑工程的耐久性和质量呢?
答案是否定的:古罗马混凝土虽然耐用,但是其制备过程中需要用到大量的水和矿石,这就会对环境造成极大的污染,而且古罗马混凝土的制作材料比较昂贵,不适合大规模生产。因,现代建筑材料应从混凝土的配方上进行改进,既要求性能,又要保护环境,因此应降低水泥用量,减轻对环境的污染。
而在建筑工程中,监管部门也应该加强监管,防止企业为了追求利润而使用劣质建筑材料,导致建筑工程出现质量问题。海南建材网