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为何古罗马建筑可以屹立上千年不倒
2021-02-01 00:10
本文摘要:古罗马建筑为什么能几千年不推倒ALS光束线12.3.2,是超导体倾斜磁铁x射线微观散射的光束线,研究小组调查了罗马火山灰石灰砂浆的复制品,后者在康奈尔大学多次拒绝进行脱落试验公元110年建成的特拉扬为市场的混凝土墙上连接着玉石大小的凝灰岩和砖碎片。通过观察砂浆在180天烧结过程中再次发生的矿物学变化,并将其与1900年历史的完整样品进行比较,研究小组发现了半透明的水合物,不停止微裂纹的传播。

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古罗马建筑为什么能几千年不推倒ALS光束线12.3.2,是超导体倾斜磁铁x射线微观散射的光束线,研究小组调查了罗马火山灰石灰砂浆的复制品,后者在康奈尔大学多次拒绝进行脱落试验公元110年建成的特拉扬为市场的混凝土墙上连接着玉石大小的凝灰岩和砖碎片。通过观察砂浆在180天烧结过程中再次发生的矿物学变化,并将其与1900年历史的完整样品进行比较,研究小组发现了半透明的水合物,不停止微裂纹的传播。砂浆不是通过强化界面区域和沉积基质的长期钙铝硅酸盐矿物即板状水合铝硅酸钙(strtlingite )的原方位上的结晶来阻止微裂纹,而是开展研究的美国加利福尼亚大学板状晶体的密集交替生长阻止了微裂纹的传播,同时确保了微观水平上的凝聚力,这进一步增进了混凝土在地震活跃的环境中维持了几千年的化学弹性和结构完整性。

这项研究公开于期刊《美国国家科学院院刊》上,向其他研究合作者提供埃里克兰迪斯(Eric Landis )、菲利普布鲁内(Philip Brune )、马西莫比蒂(Massimo Vitti )、陈恒(Heng Chen )、李琴飞) 融合混凝土复合体的砂浆被用作建设罗马帝国的受欢迎建筑结构,科学家们感兴趣不是因为没有卓越的灵活性和持续性,而是因为需要得到环境的优势。许多现代混凝土与石灰岩制成的硅酸盐水泥结合在一起。生产硅酸盐水泥必须将石灰岩和土的混合物冷却到1450,但在这个过程中不会释放大量的碳,考虑到每年使用的硅酸盐水泥约为190亿吨,每年产生的碳量是释放到大气层中的全碳的与此相对,罗马建筑砂浆是由85%火山灰、水和石灰组成的混合物,因此烧成温度几乎比硅酸盐水泥高。

坚硬的火山灰和砖构成混凝土的约45%到55%。结果碳排放量大幅增加。在特定混凝土生产过程中需要寻找融合大量火山岩石组成物的方法时,我们可以大幅度增加与该生产过程有关的碳排放量,同时提高它们的耐久性和机械阻力。杰克逊说。

作为研究的一部分,杰克逊和她的合作者利用ALS光束线12.3.2对只有0.3毫米薄的罗马砂浆切片展开了x射线微观散射测量。我们获得了特定沉积微观结构的许多不同点的衍射图案,杰克逊说。这样,我们就可以检测矿物填充物的变化。

后者获得活跃在小领域的化学过程的正确指令。杰克逊和同事经常观察到的矿物学变化是钙铝硅水合物(cash )的粘结逐渐分解,水合硅酸钙结晶在火山渣和砂浆基质的界面区域生长,砂浆在180天内逐渐不获得强度和韧性界面区域韧性的强化体现在桥连裂的形态学上,后者是使用研究合作者、美国主大学兰迪斯脱落的砂浆样品展开电子计算机断层扫描(即CT扫描)测量的。这些实验结果与研究合作者、杜邦科技公司文莱减少的脱落能的计算结果一致。水合硅酸铝结晶没有出现生锈的现象,光滑的表面似乎显示出多年的稳定性,类似于持续数万年的地质水合硅酸铝。

水合硅酸铝晶体产生与原方位晶体中经常观察到的硅酸盐水泥混凝土界面的微细结构完全相同的界面区域,杰克逊说。硅酸盐水泥混凝土界面区域的高多孔性,产生了裂缝地下通道更容易产生和扩展的区域。杰克逊需要响应研究者面临的未来挑战,寻找矿渣和火山灰等转录创造性混凝土聚合物,构成像罗马建筑砂浆一样在界面区域修整的水合铝硅酸盐。康奈尔大学进行的脱落测试实验由研究合作者英国格拉夫领导。

从罗马图拉照片提供给市场的灰浆样品是研究合作者威蒂得到的。研究合作者库恩茨是ALS光束线12.3.2的首席科学家。这项研究得到了国家科学基金会和哈佛大学袍图书馆的资金反对。


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