能讓混凝土硬度提高3倍？科學(xué)家在廢棄核電站里，發(fā)現(xiàn)了稀有材料
地震、海嘯、臺(tái)風(fēng)乃至火山爆發(fā)，在我們眼里都是可怕的災(zāi)難?？蓪?duì)地球來(lái)說(shuō)，這是它擁有活力的證明。地球是一個(gè)非?；钴S的星球，人類的活動(dòng)根本沒法比。我們辛辛苦苦建造起來(lái)的高樓大廈，離開了人類的掌管。只要地球稍微活動(dòng)一下，不出百年就有倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。
如果人類消失在地球上，各種建筑物除非是沉降到地下，否則都會(huì)被歲月的力量擊垮。沉降到地下后，不見天日，不接觸成分復(fù)雜的空氣，還有保存下來(lái)的可能。的確，古代建筑使用的巖石和木材，比不了鋼筋水泥。但鋼筋水泥也不是金剛不壞的，氣體和風(fēng)，都會(huì)慢慢將它侵蝕，從僵硬變得脆弱，最終瓦解。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大約在19世紀(jì)晚期才開始大規(guī)模利用，認(rèn)識(shí)到它的優(yōu)點(diǎn)后，現(xiàn)代建筑幾乎都使用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。硬度高，耐侵蝕，讓它成了建造房屋的不二之選。然而它的使用壽命終究有限，比如以硅酸鹽水泥為主要原料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，支撐100年都?jí)騿堋?nbsp;
日本的濱岡核電站，建造時(shí)采用的正是硅酸鹽水泥，建造于1976年。后來(lái)被廢棄了，連帶著核電站周邊地區(qū)都成了荒地。不過(guò)在2019年，日本名古屋大學(xué)的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)，重新來(lái)到了濱岡核電站，他們此行的目的之一是檢測(cè)核電站建筑結(jié)構(gòu)的變化情況。沒想到外圍的鋼筋混凝土墻壁，沒有絲毫變脆弱的跡象，強(qiáng)度反而增加了，至少是原來(lái)的3倍！
這可真是件怪事，濱岡核電站廢棄的時(shí)間差不多有10年，為什么強(qiáng)度不降反增？研究人員弄了一些樣本，剝離后才發(fā)現(xiàn)，墻壁里已經(jīng)不是單純的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)了，還出現(xiàn)了含鋁的托貝莫來(lái)石。
托貝莫來(lái)石的發(fā)現(xiàn)，是材料領(lǐng)域的一件大事，混凝土中的礦物質(zhì)能夠和空氣中的水分子結(jié)合，催生出托貝莫來(lái)石。其實(shí)在古代遺跡中，科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)過(guò)托貝莫來(lái)石。古人對(duì)于水泥的利用沒我們想象的那么差，大約在公元1世紀(jì)，人們?cè)谛藿ǜ劭诘臅r(shí)候就開始使用水泥了。
在地中海沿岸，還有從古代一直保留下來(lái)的堤岸，經(jīng)歷了上千年的海水沖刷，絲毫沒有崩潰的跡象。其堅(jiān)硬程度已經(jīng)超過(guò)了現(xiàn)代使用的混凝土，因?yàn)楣湃耸褂玫乃鄟?lái)自于大自然，他們把火山灰、石灰和一些含有鋁和玻璃的巖石混合在一起，不論是強(qiáng)度還是彈性都會(huì)大幅提升。
這些物質(zhì)長(zhǎng)期被海水侵蝕，內(nèi)部物質(zhì)會(huì)慢慢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種含有鈣、鈉、鉀的鋁硅酸鹽礦物，學(xué)名鈣十字沸石。它又會(huì)繼續(xù)生成含鋁的托貝莫來(lái)石，堤岸便得到了全方位的強(qiáng)化。既然知道了托貝莫來(lái)石能夠強(qiáng)化混凝土，我們是不是找到了一種新的建筑材料？
一開始科學(xué)家也是這么想的，他們想在混凝土中摻雜托貝莫來(lái)石，關(guān)鍵就在于需要精準(zhǔn)控制好溫度?？墒窍胍圃焱胸惸獊?lái)石。就得把溫度調(diào)高到70度以上，這個(gè)溫度恰好是混凝土無(wú)法承受的，科學(xué)家無(wú)奈地選擇放棄。
唯有大自然的力量，能夠化腐朽為神奇，完成這一看似不可能實(shí)現(xiàn)的事情?？茖W(xué)家通過(guò)蛛絲馬跡，判斷出核電站在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，墻壁受到干擾，溫度一直維持在50度左右。打亂了硅離子和鋁離子的排列，讓它們進(jìn)行了多次化學(xué)反應(yīng)，才生成了含鋁的托貝莫來(lái)石。
它將本來(lái)應(yīng)該變脆弱的墻壁修補(bǔ)了，并且提高了強(qiáng)度，共耗時(shí)16年?？磥?lái)我們低估了大自然，就連混凝土這樣的人造物也會(huì)受到大自然偉力的影響，科學(xué)家也要為嘆服。
編輯：李佳婷
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