为什么现代混凝土易碎,古罗马的混凝土却经久耐用?

非凡的能源 2023-11-14 02:52:01

罗马帝国对政府、文化和贸易产生了深远的影响,塑造了历史的进程。除了社会结构,几个世纪后,罗马帝国的混凝土建筑也幸存了下来。它们的混凝土结构令人印象深刻的长寿,完美的比例和对称导致了建筑既坚固又具有视觉吸引力。

罗马建筑影响的例子遍布华盛顿特区和全美各地。西方文明中的许多政府建筑、博物馆和银行目前都利用古罗马的经典细节,包括圆柱、圆顶和拱门,以融合一种伟大和权力的感觉。

特别是银行,利用柱子和高高的天花板的视觉平衡来描绘巨大的平静。例如,在旧金山的格兰特街(Grant Street),有一栋五层楼的建筑,曾被用作储蓄联合银行(Savings Union Bank),由Bliss & Faville设计,于1910年建成。罗马帝国可能在公元476年就灭亡了,但罗马斗兽场和万神殿等巨大的建筑仍然屹立不倒,留下了一笔遗产和一个谜。

01 罗马的建筑

罗马的斗兽场

在古罗马帝国统治期间,许多壮观的建筑被设计和建造。圆形剧场是露天的圆形剧场,有增高的座位,在那里举行公共活动。在罗马帝国的中心,标志性的罗马斗兽场是罗马的娱乐圣地,包括角斗士比赛和处决。

在巩固其对欧洲和非洲的统治的同时,罗马帝国加强了其领土的社会功能。水渠将淡水输送到多个地区。这些渡槽的遗迹至今仍是一个工程奇迹,远在西班牙、法国、土耳其、希腊和北非都有发现。

古罗马的房屋被称为“集合住宅”(Insulae),容纳了大部分城市人口。被隔离者的范围从下层阶级的平民,到上层精英阶级的家庭。

为了纪念重要的事件或人物,人们建起了巨大的凯旋门。在建造的众多拱门中,只有三个幸存下来: 提图斯拱门,塞普提米乌斯拱门和君士坦丁拱门。这些建筑经受住了时间的考验,让现代游客得以一窥著名的罗马帝国的故事。

02 罗马式建筑

俯瞰万神殿

罗马皇帝借鉴了希腊的建筑细节,这影响了罗马文化的未来。哈德良皇帝在实施他的帝国修复计划时利用了建筑细节。维斯帕先皇帝监督了罗马斗兽场的建造。

罗马建筑师维特鲁威在公元前一世纪写了《建筑学》一书,提出所有的建筑都应该结合强度、实用性和美观性。建筑也起到了恐吓的作用。通过在每个领土内创造一个迷你的罗马,雄伟、对称的建筑每天都在展示帝国的实力。

早期的例子遵循希腊模板,展示了古典设计,包括多利斯式、爱奥尼亚式和科林斯式石柱。这一时期的寺庙是严格的长方形,建筑细节描绘在正面。罗马的波图努斯神庙(Temple of Portunus)和法国尼姆Maison Carrée就是这些早期设计的例子。

此外,整个帝国的装饰材料包括来自埃及的花岗岩和来自希腊岛屿的大理石。凭借先进的工程技术,罗马建筑将圆顶和拱门与经典的圆柱结合在一起,形成了巨大的装饰结构。

03 古罗马混凝土与现代混凝土

罗马论坛

罗马人促进了混凝土的广泛使用。这种由火山灰、石灰、海水和火山岩制成的弹性材料经受住了时间的考验。与海水的化学反应被称为火山灰反应,以波佐利市命名,这有助于混凝土的耐久性。古罗马人从他们看到的水泥火山灰沉积物中得到灵感,重新创造了这种混合物,用于建筑。

为了了解罗马混凝土的寿命,犹他大学的地质学家玛丽·杰克逊和她的同事从意大利那不勒斯附近的波佐利湾提取了混凝土样本。经过分析,研究小组得出结论,海水溶解了部分火山灰,导致新的矿物质生长,形成了铝托贝莫里石。铝托贝莫里石产生的结晶形状加强了结合,降低了变脆的阻力。

一座现代混凝土桥上的锈迹

与罗马混凝土相比,现代混凝土是波特兰水泥的混合物,其中包括白垩、粘土和淡水。现代水泥不像罗马人那样使用火山岩,而是使用岩石和沙子作为集合体来填充混合物。与罗马的混凝土不同,现代建筑干得快得多,但使用钢筋来加固建筑。

麻省理工学院的Admir Masic教授博士得出结论,用于加固混凝土的钢材也会削弱混凝土。随着时间的推移,水与混凝土发生反应,产生碳酸钙,导致钢筋腐蚀。其结果是混凝土表面出现裂缝。如果不加处理,裂缝会扩大,导致结构崩溃。然而,尽管罗马混凝土的耐久性随着时间的推移而增加,但它并没有在现代建筑中使用。刚建成时,它的强度不足以处理现代用途,因为混凝土需要时间来固化。

04 总结

混凝土是一种用途广泛的建筑材料。从建筑物、水坝、桥梁支架到人行道,混凝土是许多古代和现代建筑的基础。罗马人建造了巨大的混凝土结构和拱门来承受重量,留下了坚实的证据来证明他们的影响。由于靠近大海和火山,罗马的混凝土经久耐用。

然而,罗马混凝土需要时间来发展,而现代混凝土很容易准备和应用。虽然在某些情况下具有功能,但罗马混凝土的使用不太可能再次成为常规。在进一步的科学进步发明一种新物质之前,现代混凝土将继续崩溃,而古罗马混凝土将继续经久不衰。

资料来源:Why Modern Concrete Crumbles, But Ancient Roman Concrete Lasts Forever - WorldAtlas

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