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近两千年耐久！北工大团队破解古罗马混凝土长寿《密码》混凝土是世界上用量巨大的土木工程材料，其耐久性研究备受关注。北京工业大学桥梁工程安全与韧性全国重点实验室利用距今约2000年的古罗马混凝土，破解了这种材料的“长寿密码”。科研人员发现，在漫长的时间流逝中，这些混凝土内部并非只发生了老化和劣化，还有持续的矿化反应——有助于填充孔隙和微裂隙，使材料局部更加致密。相关成果近日在《科学》子刊上发表。
该研究由北工大桥梁工程安全与韧性全国重点实验室研究员朱效宏牵头，联合加州大学伯克利分校等科研机构完成。“过去研究建筑材料的耐久性，更多关注材料如何随时间老化和劣化。但我们的研究发现，古罗马混凝土在近2000年的长期使用中，发生了‘正向演化’。”朱效宏说，这是因为材料中富含钙的组分，与环境中的二氧化碳和水发生缓慢反应，持续形成了稳定的碳酸盐矿物。“这些在孔隙、微裂隙中逐渐形成的矿物，就像遍布材料内部的天然补丁，有助于填充孔隙、增强连接。这是帮助古罗马混凝土保持千年耐久的重要机制之一。”
北京工业大学桥梁工程安全与韧性全国重点实验室研究员朱效宏在实验室做实验。（受访者供图）
这项研究更重要的价值，是为现代工程材料设计提供一种新的思路。“未来或许可以通过设计材料的组成和微观结构，在可控条件下利用环境作用，让材料产生有益的矿化反应，从而获得自修复能力，变得更长寿。”朱效宏说，依托实验室，团队正在开展低碳水泥基材料设计、细微观结构与随机断裂，桥梁长期使用安全与韧性提升等研究。
在朱效宏看来，自己的研究，与北京城市更新和建筑可持续发展的方向有着许多共通之处。“城市建筑发展不应只追求建得更快、更高、更强，也要思考如何让建筑和基础设施在漫长的时间里，保持安全、适应环境、延长寿命，让建筑在几十年甚至千百年以后，依然安全、低碳、有韧性。”
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