从2000年历史的罗马防波堤上采集的水下样本可以为生产更耐用的混凝土和减少与水泥制造相关的碳排放指明道路。

劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)宣布在意大利那不勒斯湾工作的研究人员取样的混凝土化学成分不同，比同时代的同类混凝土更耐用。此外，用于制造石灰的石灰石的燃烧温度远低于当今石灰窑所需的温度。

混凝土被广泛使用，但碳排放量很高

混凝土是世界上应用最广泛的建筑材料。将其粘合在一起的粘合剂是波特兰水泥，这是一种石灰石和粘土的混合物，由煤粉、石油或天然气在巨大的窑炉中高温烘烤而成。

现代窑炉的工作温度超过2600华氏度，但伯克利大学的研究人员发现，罗马工艺所需的石灰更少，而且可以在更低的温度(1652华氏度)下进行。

“并不是说现代混凝土不好——它太好了，我们一年要用190亿吨，”伯克利实验室项目负责人保罗·蒙泰罗说。“问题是，制造波特兰水泥占工业排放到空气中的二氧化碳的7%。”

研究人员马里奥斯·索索斯(Marios sotsos)说，每产生一吨混凝土，就会向大气中释放一吨二氧化碳化学世界在2008年的一次采访中。现代窑炉的效率更高，每吨产生约800千克二氧化碳，但这仍然是一个相当大的数量。

碳排放不仅是燃烧达到高窑温度所需的燃料的结果，而且也是碳酸钙本身的分解。

罗马的食谱

据LBNL报道，罗马人将石灰和火山岩混合制成混凝土。

“对于水下结构物，石灰和火山灰被混合成砂浆，这种砂浆和火山凝灰岩被包装成木制的形式，”实验室说海水立即引发了一个热的化学反应。石灰被水化——将水分子加入其结构——并与灰烬反应，将整个混合物粘合在一起。”

最好的海上混凝土灰来自波佐利镇。具有类似特征的火山灰被称为“火山灰”，在世界各地都有发现。

LBNL报道，在现代混凝土中，水泥粘合剂是钙、硅酸盐和水合物或C-S-H的化合物，而罗马混凝土的铝含量较高，硅含量较低。水合硅酸铝钙（C-A-S-H）“是一种非常稳定的粘合剂。”

“对我们来说，火山灰对其实际应用很重要，”蒙泰罗说。“它可以替代世界上40%的波特兰水泥需求。世界各地都有火山灰的来源。沙特阿拉伯没有任何飞灰，但它有火山灰山。”

这和现代粉煤灰混凝土没什么不同

罗马人的混凝土配方似乎与现代混合物有些相似之处，后者用粉煤灰(一种燃煤电厂的废料或高炉炉渣)代替了部分硅酸盐水泥。根据美国环境保护署在混凝土中，高达40%的水泥(按重量计)可以用粉煤灰代替。

保罗·普劳斯（Paul Preuss）撰写了关于LBNL研究小组发现的报告，他说这两种混凝土之间肯定有相似之处。”虽然粉煤灰和火山灰具有相似的化学性质，但许多地方都可以使用火山灰，而这些地方可能没有现成的粉煤灰（例如沙特阿拉伯），”他在一封电子邮件中说。

Preuss补充说，与罗马海水混凝土相比，波特兰水泥凝固和固化速度很快，所以罗马混凝土“不是万灵药”