罗马贵族女性墓揭秘古代混凝土

公元“一”世纪贵族女性凯奇丽娅·梅特拉的大型圆柱状墓穴便是代表之一。新的研究表明，由于建造者选取的火山骨料及与雨水和地下水之间积累两千多年的不同寻常的反应，其墓穴混凝土的质量可能超过同时期的男性纪念建筑。

犹他大学地质学与地球物理学副教授玛丽亚·杰克逊提到：“这座墓十分新颖又坚固，是阿庇亚大道的标志之一，表明墓主地位崇高。2050年后遗存的混凝土结构证明其坚固耐久。”

该研究发表于美国陶瓷学会会刊，部分受资于美国能源部高级能源研究计划署的“胶凝材料极端耐受性”项目。

谁是凯奇丽娅？

凯奇丽娅墓是古罗马的阿庇亚大道的地标。它包括一座圆筒形的塔和方形基座，高21米，直径29米。这座墓建于公元前30年，罗马共和国与奥古斯都开创的罗马帝国（公元前27年）转变之际。它是阿庇亚大道保存最完好的纪念建筑之一（墓旁一座城堡建于14世纪）。

凯奇丽娅出身富贵，是执政官的女儿。她嫁与马库斯·李锡尼·克拉苏，一位与凯撒和庞培形成“前三头同盟”的罗马将军与政治家。凯奇丽娅的生平不详，但其墓穴之重要引起数世纪以来游客的关注。其中，拜伦在1 9世纪早期所著《恰尔德·哈罗尔德游记》提到了该墓穴，在描绘了堡垒一般的结构后，发问：“这坚不可摧的塔是什么？其内又蕴含怎样的宝藏？哦，是一位女性的墓。”

杰克逊于2006年与考古学家多托雷萨·丽萨·吉安米歇尔一道参观该墓穴，并从罗马考古局获准收集到一些砂浆样本用于分析。她说：“那是六月份十分暖和的一日，但当我们拾级而下行至墓穴走廊之时，空气变得潮冷。”她注意到结实紧凑、近乎完好的砖墙与底部构造上几近水饱和的火山岩露头。她补充道，“那儿十分宁静，只有建筑中央上鸽子们拍动翅膀的声音。”

凯奇丽娅墓穆尼奥斯走廊的砖面混凝土

古罗马混凝土是什么

在具体展开之前，让我们先看看“混凝土”的概念。沿着大部分马路边走走，你可以发现混凝土是由骨料（岩砂和砾石）和水泥粘合剂。现代人行道的水泥可能是波特兰水泥，在窑中高温加热石灰石和粘土矿物质形成熔渣，碾碎后加入少量石膏。

这座墓穴是罗马共和国晚期不使用水泥的高超混凝土建筑技术典型代表之一。凯奇丽娅墓修建同期的古代建筑师维特鲁威曾描述过这些技术：用粗砖或者火山岩骨料与熟石灰和火山熔岩屑（火山爆发产生的玻璃或晶体碎片）制成的砂浆一起修建厚墙，便可造出“经久不倒”的建筑物。

今日仍屹立的罗马建筑表明维特鲁威所言非虚，包括图拉真市场（建于公元100年～公元110年间，墓穴修建后一个世纪之后）和许多海事工程如码头和防波堤等等，也是杰克逊及其同事的研究对象。

然而，古罗马人所不知道的是，火山灰聚合物中富含钾的白榴石晶体如何随着时间溶解而有重塑和重组混凝土的粘合性。

墓穴底部构造中火山灰上的熔岩

为了解混凝土的矿物质结构，杰克逊协同麻省理工学院的研究员琳达-希穆尔和阿迪曼儿·马西奇与劳伦斯伯克利国家实验室的诺布米奇·塔穆拉，用一系列科学手段分析混凝土的微观结构。

塔穆拉用先进光源光束线12.3.2进行分析，得出结论：“古代砂浆的样本十分复杂，成分繁多，由从微米到纳米不同颗粒级别的不同晶体阶段混合物组成。”为了辨别样本中不同的矿物质，需要先进光源微衍射光束这样的设备，产生研究所需要的可穿透整个样本厚度的微米级、非常明亮和充满能量的笔状X射线光束。

?墓穴砂浆的扫描电子显微镜图像。C-A-S-H结合相呈现 灰色而火山岩渣（或白榴石晶体）呈现浅灰色

墓穴砂浆的扫描电子显微镜图像。其完整而微小的C-A-S-H特征显示为灰色，火山聚合物顯示为白色

希穆尔，麻省理工博士生和工程公司Simpson，Gumpertz&Heger项目顾问，从事样本的另一分析。她说：“我们使用的每一种工具都为砂浆的形成过程提供线索。”扫描电子显微镜显示砂浆砌块微米级的微观结构。能量色散x射线光谱分析显示了构成每一个砌块的组成部分。“这一信息可以让我们迅速探知砂浆的不同区域，并从中挑出与我们的课题相关的砌块。”她说，诀窍在于用每个仪器准确瞄准同一砌块，尽管目标只有一根头发粗细。

为什么凯奇丽娅墓的混凝土如此不同寻常？

凯奇丽娅墓的混凝土厚墙中，一种含有Pozzolane Rosse火成碎屑流（从阿尔班火山附近爆发的热火山灰与气体密质）附近火山灰的砂浆与大量砖块和岩浆骨料相结合。120年以后的图拉真市场也使用了同一砂浆。