古罗马混凝土比现代混凝土更具可持续性吗？

发布日期：2025-10-09    浏览量：15

7月30日，发表在Cell Press细胞出版社旗下期刊iScience的一项研究显示，研究人员探讨了重新采用罗马混凝土配方能否提升现代混凝土生产的可持续性。结果发现，罗马混凝土更强的耐久性可能使其更具可持续性，因为它能减少未来更换和维护的需求。

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古罗马混凝土曾用于修建遍布这个古老帝国的引水渠、桥梁和建筑，历经2000多年仍屹立不倒。

7月30日，发表在Cell Press细胞出版社旗下期刊iScience的一项研究显示，研究人员探讨了重新采用罗马混凝土配方能否提升现代混凝土生产的可持续性。结果发现，复刻这一古老配方所产生的能耗、水量和二氧化碳排放量与当代混凝土大致相当。不过，作者指出，罗马混凝土更强的耐久性可能使其更具可持续性，因为它能减少未来更换和维护的需求。

“研究罗马混凝土可以教会我们如何使用材料，从而最大限度地延长结构的寿命，因为可持续性与耐久性密不可分。”论文作者、哥伦比亚北方大学工程师Daniela Martinez表示。

制造更具可持续性的混凝土，仍是建筑业脱碳中的一大关键挑战。现代混凝土生产不仅加剧空气污染，还约占全球人为二氧化碳排放量的8%，并消耗全球总能源需求的3%。鉴于此前研究曾提出罗马混凝土可能比现代混凝土更具可持续性，研究人员决定对这一假设进行验证。

“我们希望从他们的方法中汲取经验，为解决当今建筑环境面临的减排挑战提供启示。”Martinez说。

古罗马和现代混凝土的关键原料都是石灰石。当加热到极高的温度时，石灰石分解产生二氧化碳和氧化钙，它们可以与其他关键矿物质和水结合，形成一种糊状物，将混凝土（或砂浆）黏合在一起。古罗马人会在混凝土中加入就地取材的岩石、名为“火山灰”的火山碎屑，以及拆除工程留下的回收废料；而现代混凝土则是把水泥与各种砂石、砾石拌合而成。

为了比较古罗马与现代混凝土的可持续性，研究人员利用模型估算了每种混凝土所需原材料（如石灰石和水）的体积，以及由此产生的二氧化碳和空气污染物排放量。由于古罗马混凝土并无统一配方，研究人员比较了多种使用不同石灰石与火山灰比例的古代配方。针对这些古老配方，他们还进一步比较了古代与现代生产技术的可持续性差异，以及不同能源形式（化石燃料、木材或其他生物质、可再生能源）的影响。

令研究团队意外的是，按单位体积计算，罗马混凝土的二氧化碳排放量与现代配方相当，甚至在某些情况下更高。

“与我们的初始预期相反，若采用现有技术复刻罗马配方，可能并不会显著减少排放或能耗。”Martinez指出，“在使现代水泥生产脱碳方面，使用生物质和其他替代燃料来烧窑可能比使用罗马混凝土配方更有效。”

然而，研究人员的估算显示，罗马混凝土在生产过程中所排放的对人体健康有害的空气污染物——如氮氧化物和硫氧化物——显著低于现代混凝土。无论罗马的混凝土生成使用化石燃料、生物质能还是可再生能源，这些减少的幅度都在11%~98%之间，但使用可再生能源的减少幅度最大。

除了对人体可能更为友好之外，罗马混凝土还被认为更耐久；从长期看，这或许能让它成为更可持续的选择，尤其是对于道路、高速公路等高频使用的工程——这些设施通常需要频繁的维护和更换。“当我们把混凝土的服役寿命纳入考量时，罗马混凝土的优势才真正显现出来。”Martinez说。

“在某些情况下，延长混凝土的使用可以减少制造新材料的需要，因此更耐用的混凝土有可能减少对环境的影响。”论文作者、美国加州大学戴维斯分校工程师Sabbie Miller指出。

然而，这种比较非常困难。现代混凝土仅被大规模使用了约200年，而且与古罗马混凝土不同的是，现代钢筋混凝土内部加入了钢筋来提高强度。“钢筋锈蚀是混凝土劣化的主要原因，因此在进行对比时必须格外谨慎。”论文作者、美国加州大学伯克利分校工程师Paulo Monteiro提醒道。

未来，研究团队计划开展更深入的分析，在不同情境下比较罗马混凝土与现代混凝土的性能与寿命。“罗马人给我们留下了大量可借鉴的经验。”Martinez说，“如果能把他们的策略与我们的现代创新理念结合起来，就有可能打造出一个更可持续的建筑环境。”

来源：中国混凝土与水泥制品协会官方网站