罗马混凝土千年不腐之谜：碳酸化方解石的自修复机制

古罗马的基础设施经受了时间的考验。如今漫步意大利，可以看到混凝土建筑、道路和高架渠已经存续了近两千年，而现代混凝土通常在约100年内就开始劣化。科学家们长期以来一直试图揭开罗马混凝土耐久性的秘密。

图1：罗马混凝土耐久性的多重机制

研究团队检查了哈德良别墅公共厕所下方的混凝土样本——约1900年历史。"没有人会修复厕所，"论文通讯作者、UC Berkeley的Paulo Monteiro说，"所以这个材料在19个世纪中未被扰动，悄然进行着无人能启动的实验。"

团队使用3D X射线扫描、高分辨率电子显微镜和化学分析，从毫米尺度到纳米尺度全面映射了混凝土内部结构。研究发现，方解石（calcite）成为将古代混凝土结合在一起的主要矿物。方解石通过碳酸化逐渐形成——空气中的CO2与混凝土中钙化合物反应，在数百年间持续生成方解石，填充微观裂缝和孔隙，使混凝土更加致密。

图2：碳酸化在古代和现代混凝土中的不同影响

蒙特罗指出："现代工程师面临耐久性和可持续性之间的微妙平衡。"水泥生产约占全球碳排放的8%。理解碳酸化如何增强古代混凝土，有望启发新型低碳水泥设计——既能利用碳封存优势，又不损害结构完整性。

[关联推荐]

• 可充镁氧电池：镁过氧化物化学新突破 — 材料化学的更多前沿
• 异戊二烯：连接植物与全球气候的隐形分子 — CO2与全球气候的分子层面联系
• CO2+N2变尿素电催化新路径 — CO2资源化利用的另一路径

---