约126年 罗马混凝土
老普林尼(Pliny the Elder,23—79)
图为历经两千年的罗马万神庙,它仍然是世界上最大的无筋混凝土穹顶,这是对古罗马工程技术水平的完美诠释。
瓷器(约200年)
如今随处可见混凝土,甚至可以说没有混凝土就没有现代建筑。然而,混凝土的化学结构却出奇的复杂,从结构上说,它是由两种元素(铝和硅)与氧原子共同形成的强有力的空间网络结构。这两种元素在地壳中含量颇丰,它们是众多矿物和人造陶器的基础材料。但要最终形成混凝土还需要加上钙离子与水,只有这些元素与水发生化学反应后才能将物质黏合在一起。混凝土的学名是水合硅铝酸钙(Hydrated calciumaluminosilicate),尽管它能准确地描述混凝土的化学成分,但念起来实在是拗口。
即使从世界范围来看,古罗马人掌握的混凝土制备技术在当时也是首屈一指的。时至今日,我们还有幸见到他们当年建造的气势恢宏的众多混凝土建筑,比如举世瞩目的万神庙(Pantheon)始建于约126年,那里有着迄今为止仍然是世界上最大的无筋混凝土穹顶。尽管如此,令人深感遗憾的是古罗马人在基础研究领域几乎毫无作为,这与古罗马帝国长期强盛的历史很不相称。对于数学、各种科学畅想或者抽象理论研究,他们并没有兴趣,但他们对开发有民用、军用前景的工程技术却热情高涨。也许正因为如此,古罗马人才能研发出许许多多应用广泛的混凝土材料。如他们研发的防水混凝土的质量非常高,根据自然哲学家老普林尼的记载,配制这种混凝土的砂浆有一个技术诀窍—使用采自维苏威火山(Mount Vesuvius)的灰色火山沉积物(现在称为火山灰)。谈到维苏威火山,老普林尼太熟悉了,最终他本人也葬身于79年的那场惊世浩劫—维苏威火山大爆发,也正是这场天灾摧毁了著名的庞贝(Pompeii)古城。
事实上,直到最近几年,当代分析化学家们才逐渐清楚古罗马人制备船用混凝土的种种秘诀。即便与现代广泛使用的波特兰水泥(Portland cement,始于19世纪英国)相比,无论在石灰岩(Limestone)焙烧所需燃料消耗,还是半成品的研磨时间,抑或是混凝土的耐盐性上,古罗马人的生产工艺都略胜一筹。也许有一天,古罗马混凝土生产工艺会在两千年之后的今天复兴。■