作者 / 海君
高层住宅多是混凝土基础与框架，那么就只要看水泥寿命，以下我解释一下水泥，大家都会吃惊的。
（警告：本回答需要初中毕业水平的化学知识方能愉快阅读。）
土木工程这个专业在中国是全不顶用了，好些学校里人心涣散，更有大一刚考进来的同学已经在研究转专业的。都是吃了小视频里那个只谈功利不谈理想的张老师的亏，多好多有魅力的学科，他非要跟就业挂勾。挂他妹的勾，念大学这么浪漫主义的事，随性就好，想什么就业谋生的话题。硬教零零后十八岁就油腻、喝茅子。
这个学科国内不太行了，国外依旧搞得火热。麻省理工的两个土木工程打灰老妹儿，跟哈佛大学与意大利、瑞士几个打灰老哥，一起合作搞出来了近两年土木界最激动人心的大新闻：罗马水泥配方被破解了。
我不是学土木工程的，但因着我居住在乡村，长期从事乡野建筑有关的工作，对这新闻敏感。甫一发布，我就认真读完了论文。我只能说，读后浑身舒坦，比读知网上南方某些农业大学的教授写种葡萄的论文不知道高级到哪里去了。
古罗马留下许多历史遗案，除了凯撒年轻时候到底是不是基佬有没有跟男人睡觉以外，比较令人关心的要数罗马水泥究竟是如何配方的，以至于实现了那么多两千年不倒的建筑奇观。
好消息是，这个神庙距今有 1900 年，到这儿已经证明，人类建的房子，寿命 1900 岁是可以做到的。
罗马神庙厉害在于其穹顶，就像一张大铁锅倒扣在这圆桶形建筑上。地面到穹顶中心最高点 43 米，穹顶直径也是 43 米。它到今天为止仍然是世界上最大的无钢筋的混凝土穹顶。
它代表人类建筑史上水泥技术第一次高峰，后来罗马帝国灭亡了，水泥配方跟着入了土，失传了，此后的一千多年都再没有办法做出这样的结构来。主要是材料不行。要做出这么大的穹，跨度大、坡度小，对混凝土有两个要求：一要凝固快，二要强度高。中世纪是人类文明与科学的黑洞，封建迷信第一名，土木科学全不行，直到 19 世纪英国的工地打灰老哥 Joseph Aspdin 发明了现代波特兰配方水泥。这一千多年空白期，人们一直不懈地寻找着罗马水泥的配方，到 21 世纪仍然在继续，因为罗马水泥与波特兰水泥比，有一些黑科技般的特质。
现代水泥凝固快，凝固后强度极高，但在恶劣气候条件下可能几十年就出现变质、腐败迹象，其混凝土从裂细缝开始，最后酥脆掉渣。也就是说现代水泥是一个施工后就走下坡路的过程。
坏消息是，这个过程以 50 年为期可被广泛接受。
而罗马水泥起始强度低，在几年或者几十年、几百年的过程中，不断自然变硬变强，考古发现它在漫长的历史里竟然时常有裂缝后的自愈现象。堪称一直活着的不死混凝土。
麻省理工老妹儿的论文一共只有 13 页，没有废话，尽是合理猜想与科学手段对猜想的验证，硬邦邦一点儿也不水论文。
首先，通过对意大利一处古罗马建筑遗址的混凝土块分析，她们发现其主要含钙、硅、铝、硫元素，推测一千多年前混凝土搅拌前的原料很可能是氧化钙（CaO）、三氧化二铝（Al2O3）、二氧化硅（SiO2），硫有可能是搅拌时随意进来的，或者是历史上雨水带来。
三氧化二铝（Al2O3）基本确定来自离罗马不远的一处地面的火山灰。二氧化硅（SiO2）是沙子，众所周知。
CaO 是生石灰，高温火烧碳酸钙（CaCO3）分解而成，这项技术人类在远古时代已经掌握，一直没有丢失。
CaCO3 → CaO + CO2
碳酸钙就是石灰岩、大理石、洞石等石头，世界各地广泛分布，不成问题。
我这山上的山体里，仔细看可以看到点缀着包含的方解石，我们山里土话叫 " 阳火石 "。
突破性的破案点在于她们发现了混凝土里均匀普遍出现的残留生石灰结块，并猜测这不是工艺粗糙导致，而是古罗马打灰人专门有意为之。生石灰（CaO）遇水反应会生成氢氧化钙（Ca ( OH ) 2 ) ，也就是熟石灰。
CaO + H2O → Ca ( OH ) 2
只要水量充分、给足反应时间，一般不会剩下生石灰残留块。下面是罗马混凝土（上方组）里石灰残留块与现代水泥混凝土（下方组）的石灰残留对照。
可见，上方一组罗马混凝土中的大块生石灰残留应该是人为有意想要的。于是，几位麻省理工与哈佛打灰人得出推论：罗马水泥就是生石灰、火山灰、沙子干搅拌匀，再加水当场热反应后就用于施工的成果。
不是先得到熟石灰再拌，其特殊性在于生石灰热拌。生石灰与火山灰混合后遇水产生高温，促成了不止一种反应，对混凝土的凝固速度也有提高。这是一千多年后人类终于破解的古人秘密。
我能想象，古罗马打灰佬将生石灰与火山灰、沙子用锹铲在一起，拌匀了堆成堆，然后像现代打灰人一样在顶上弄出一个火山口来，将水倒进去，噼里啪啦又放热又爆炸的刺激场面。
这样夹在混合物里反应的生石灰，会有大量不能完全参与反应的小颗粒残留，于是就有了上图中的生石灰结块。这种结块又被几位打灰老妹儿证明赋予了混凝土自愈能力。
打灰老妹儿动手能力强，她们用罗马配方做了个直径 10 厘米、高 10 厘米的混凝土柱，然后使用外力令其裂为两瓣，合在一起后套在一个上头供水的套筒里（如上图）。通水后，水流从裂缝里迅速向下流出。这是模拟罗马混凝土在外力下开裂产生缺陷。
神奇的是，随着时间的流逝，裂缝通过的水流越来越小，直至 30 天后已完全不透水。然后将混凝土柱取下来一看，中间的裂缝已经自然愈合，被结晶一样的物质填满（上图 D、E）。
经分析，发现混凝土里的生石灰小颗粒在裂缝里遇水后反应成熟石灰，熟石灰遇空气中的二氧化碳生成碳酸钙（CaCO3），也就是方解石晶体。罗马混凝土一直活着不死，需要的只是空气中的水分与二氧化碳而已。
Ca ( OH ) 2 + CO2 → CaCO3 + H2O
这与历史上考古罗马建筑遗址经常发现的混凝土有裂开后自愈的痕迹不谋而合。至此，麻省理工打灰老妹儿领导下的科研小组推论完美闭环。
自然科学的论文就是快活，遇到问题一针见血，行就行，不行永远对不上。这次破解千年之迷的逻辑与效率无懈可击，不仅解了多少代打灰人的心中疑团，更有现实施工意义。
又好消息，只要人类想，我们又恢复了建造 1900 年寿命的房子的能力。
简直功德无量。
好些年前我家长辈要修缮湖南山里的祖屋，众人多建议用现代水泥混凝土框架结构，说结实。掌握话语权的长辈坚持以石灰拌砂浆砌筑，并且要求用生石灰，现场在水池里反应成熟石灰来拌浆，说这是老办法，房子经过许多年会先软后硬。
多年以来，砖缝似乎真的在变硬，仍然能搓成颗粒，但现在用指甲已经完全掐不掉了。
来源：知乎日报
