日本废弃核电站混凝土变硬，超原来3倍，切开发现一种罕见物质

　　地球是个极为活跃的星球，表面因板块构造、水蚀风化及生物塑造等作用而随时变化。

　　如果人类在某一天消失，我们留下的辉煌建筑可能数百年内就会完全倒塌，尤其是大量使用波特兰水泥建造的现代钢筋混凝土结构，有的甚至可能连100年的时间都扛不住。

　　这是因为钢筋可能会锈蚀，混凝土也会受到各种侵蚀，久而久之导致强度降低，最终结构损坏轰然坍塌。

　　然而日本名古屋大学的研究人员，却在一座废弃的核电站里发现了一个令人惊讶的现象，那里的混凝土结构不但强度没有降低，反而比原来更坚固了，超过了原来的3倍多，是潜在抗压强度的两倍，这究竟是怎么回事呢？

　　这座核电站是日本的滨冈核电站，从1976年建成后一直运行到2009年，之后退役被废弃。在废弃多年以后，科学家们前年打开了这座核电站，检查了该核电站厚厚的混凝土墙壁，研究人员吃惊地发现，这些墙壁的强度竟然大大提高了。

　　进一步的研究发现，这些混凝土墙内出现了一种罕见的物质铝托贝莫来石，这是一种硅铝酸盐，由混凝土混合物中的矿物和水在中高温度下形成。

　　此前科学家们就已发现，公元1世纪的古罗马时期，意大利及欧洲其他国家就在用水泥建造港口等建筑结构。这些堤岸在历经2000年的海浪冲刷后，依然坚强地屹立在港口，不但没有毁损，反而益发坚固，科学家们曾经也是百思不得其解，直到2017年才由美国科学家揭开了秘密。

　　原来古罗马水泥是用火山灰、石灰、海水和块状火山岩石混合而成，里面含有金属铝的成分，使其硬度和弹性都得到了显著加强。长时间浸泡在海水中之后，混凝土中的火山岩和玻璃会被慢慢溶解，和另一种硅酸盐矿物钙十字沸石发生反应，生成新的铝硅酸盐，就像原来的铝托贝莫来石在逐渐长大，把堤坝上随着时间出现的裂缝重新填上，结构也就变得越来越强了。

　　所以混凝土在海水中强度提高的关键就在铝托贝莫来石。但日本科学家发现，要将铝托贝莫来石直接掺入现代混凝土非常困难，在实验室中需要70度以上的温度才能生成这种物质；然而太高的温度又会导致混凝土强度降低，因而混凝土的温度又需要限制在65度以下。

　　这就造成了一个矛盾，而古罗马的混凝土和日本核电站的混凝土墙又是怎么做到的呢？

　　日本科学家进一步的研究后发现，废弃核反应堆的混凝土墙壁在核电站运行期间，一直保持了水分并维持40-55℃的温度，时间长达16.5年，增加了硅和铝离子的利用率及墙壁的碱含量，最终导致铝托贝莫来石的形成，和古罗马混凝土一样强度得到了大幅度的提升。

　　看来人类做不到的事情，大自然利用时间反而轻易做到了；现代人做不到的事，古代人反而无心插柳，不费吹灰之力，这究竟算怎么一回事呢？不要几千年后地球上人类灭绝了，外星人跑来一看，只有古罗马的混凝土还在，就以为地球文明只发展到公元1世纪牛耕时代就灭绝了，说起来就有点尴尬了啊。

　　日本科学家正在对此进行研究，希望找到短时间内提高混凝土强度的方法，不要再让大自然自己一个劲儿在那里臭美了。

　　这项研究发表在2020年11月5日《材料与设计》杂志上。

　　参考：

　　Materials & Design：Long-term use of modern Portland cement concrete: The impact of Al-tobermorite formation

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