古罗马混凝土由粗的火山凝灰岩块和砖块绑定在一起火山ash-lime砂浆抗微裂缝,其寿命和耐力的关键。(图片由罗伊Kaltschmidt伯克利实验室)
一个国际研究小组的研究人员做出了一个重要的发现,有助于理解古罗马的耐力和长寿具体的纪念碑。这种突破是实现先进的光源(ALS),一个研究机构劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)。
罗马的罗马圆形大剧场等历史遗迹,图拉真市场,万神殿,罗马建筑和其他壮观的纪念碑,经历了近2000年的时间的考验。
研究人员使用一种超导磁铁弯曲x射线显微衍射beamline叫ALS beamline 12.3.2研究火山ash-lime灰浆的繁殖。砂浆,受到许多断裂测试实验,结合cobble-sized块砖及凝灰岩图拉真市场的城墙。小组观察矿物学变化发生在固化灰浆的历时三个月,然后比较古老的原始样本的结果。发现水晶绑定水合物阻碍裂纹扩展。
迫击炮用于混凝土复合材料结合,进而用于建立罗马帝国的结构。这些迫击炮有良好的耐用性和韧性也提供了显著的环境效益。当代混凝土是由石灰石硅酸盐水泥,是基于坚持;然而,在生产的水泥、粘土和石灰岩被加热到1450摄氏度,产生大量的二氧化碳,占总量的7%每年的碳释放到大气中。另一方面,罗马建筑砂浆的混合85%的石灰、火山灰和淡水。石灰煅烧在较低的温度相比,波特兰水泥。此外,大块的火山砖和凝灰岩含45 - 55%的混凝土,这有助于减少碳排放。
古罗马混凝土由粗的火山凝灰岩块和砖块绑定在一起火山ash-lime砂浆抗微裂缝,其寿命和耐力的关键。(图片由罗伊Kaltschmidt伯克利实验室)
使用ALS beamline 12.3.2,研究者进行了x射线显微衍射罗马砂浆片的测量,测量厚度仅有0.3毫米。之后,他们实现了x射线衍射图对不同的点在一个指定的胶结的微观结构。这帮助他们探测矿物组合的变化,准确地显示活跃的化学过程在小区域。
矿物学变化揭示了繁殖强度和韧性砂浆在一段三个月的stratlingite晶体生长界面区之间的砂浆矩阵和火山火山渣和calcium-aluminum-silicate-hydrate巩固粘合剂合并。这些界面区域的强度被桥接裂纹形态,是通过计算机断层扫描(CT)扫描的方式确定断裂的灰浆样品。这些实证结果对应增加断裂能量的计算。
没有观察到的腐蚀stratlingite晶体。这些晶体意味着持久的稳定的光滑表面,这类似于地质stratlingite延续了许多年。研究人员的下一步将是激活聚合,如火山灰或渣在小说混凝土这些聚集在界面区域开发stratlingite增援,类似于罗马迫击炮。
砂浆的抗微裂缝通过原位结晶的板状stratlingite,持久calcium-alumino-silicate矿物强化界面区和胶结的矩阵,“致密共生的板状晶体阻碍裂纹扩展和保持凝聚力在微米范围内,从而使混凝土保持其化学弹性和结构完整性在地震活跃的环境中在千禧年的规模。
如果我们能找到方法将大量的火山岩体积组件生产特种水泥,我们可以大大减少与生产相关的碳排放也随着时间的推移提高耐久性和机械性能。
stratlingite原位结晶的晶体产生界面区非常不同于任何在波特兰水泥混凝土界面微观结构观察。沿着界面区孔隙度高惰性聚合在波特兰水泥混凝土产生裂缝的网站第一泡核和传播路径。
玛丽·杰克逊,加州大学伯克利分校土木与环境工程系
支持的研究是勒布图书馆在哈佛大学和美国国家科学基金会。亚博老虎机网登录
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