公元“一”世紀(jì)貴族女性凱奇麗婭·梅特拉的大型圓柱狀墓穴便是代表之一。新的研究表明，由于建造者選取的火山骨料及與雨水和地下水之間積累兩千多年的不同尋常的反應(yīng)，其墓穴混凝土的質(zhì)量可能超過同時期的男性紀(jì)念建筑。

猶他大學(xué)地質(zhì)學(xué)與地球物理學(xué)副教授瑪麗亞·杰克遜提到：“這座墓十分新穎又堅固，是阿庇亞大道的標(biāo)志之一，表明墓主地位崇高。2050年后遺存的混凝土結(jié)構(gòu)證明其堅固耐久?！?/p>

該研究發(fā)表于美國陶瓷學(xué)會會刊，部分受資于美國能源部高級能源研究計劃署的“膠凝材料極端耐受性”項目。

誰是凱奇麗婭？

凱奇麗婭墓是古羅馬的阿庇亞大道的地標(biāo)。它包括一座圓筒形的塔和方形基座，高21米，直徑29米。這座墓建于公元前30年，羅馬共和國與奧古斯都開創(chuàng)的羅馬帝國（公元前27年）轉(zhuǎn)變之際。它是阿庇亞大道保存最完好的紀(jì)念建筑之一（墓旁一座城堡建于14世紀(jì)）。

凱奇麗婭出身富貴，是執(zhí)政官的女兒。她嫁與馬庫斯·李錫尼·克拉蘇，一位與凱撒和龐培形成“前三頭同盟”的羅馬將軍與政治家。凱奇麗婭的生平不詳，但其墓穴之重要引起數(shù)世紀(jì)以來游客的關(guān)注。其中，拜倫在1 9世紀(jì)早期所著《恰爾德·哈羅爾德游記》提到了該墓穴，在描繪了堡壘一般的結(jié)構(gòu)后，發(fā)問：“這堅不可摧的塔是什么？其內(nèi)又蘊含怎樣的寶藏？哦，是一位女性的墓?！?/p>

杰克遜于2006年與考古學(xué)家多托雷薩·麗薩·吉安米歇爾一道參觀該墓穴，并從羅馬考古局獲準(zhǔn)收集到一些砂漿樣本用于分析。她說：“那是六月份十分暖和的一日，但當(dāng)我們拾級而下行至墓穴走廊之時，空氣變得潮冷。”她注意到結(jié)實緊湊、近乎完好的磚墻與底部構(gòu)造上幾近水飽和的火山巖露頭。她補充道，“那兒十分寧靜，只有建筑中央上鴿子們拍動翅膀的聲音?！?p>

凱奇麗婭墓穆尼奧斯走廊的磚面混凝土

古羅馬混凝土是什么

在具體展開之前，讓我們先看看“混凝土”的概念。沿著大部分馬路邊走走，你可以發(fā)現(xiàn)混凝土是由骨料（巖砂和礫石）和水泥粘合劑?，F(xiàn)代人行道的水泥可能是波特蘭水泥，在窯中高溫加熱石灰石和粘土礦物質(zhì)形成熔渣，碾碎后加入少量石膏。

這座墓穴是羅馬共和國晚期不使用水泥的高超混凝土建筑技術(shù)典型代表之一。凱奇麗婭墓修建同期的古代建筑師維特魯威曾描述過這些技術(shù)：用粗磚或者火山巖骨料與熟石灰和火山熔巖屑（火山爆發(fā)產(chǎn)生的玻璃或晶體碎片）制成的砂漿一起修建厚墻，便可造出“經(jīng)久不倒”的建筑物。

今日仍屹立的羅馬建筑表明維特魯威所言非虛，包括圖拉真市場（建于公元100年～公元110年間，墓穴修建后一個世紀(jì)之后）和許多海事工程如碼頭和防波堤等等，也是杰克遜及其同事的研究對象。

然而，古羅馬人所不知道的是，火山灰聚合物中富含鉀的白榴石晶體如何隨著時間溶解而有重塑和重組混凝土的粘合性。

墓穴底部構(gòu)造中火山灰上的熔巖

為了解混凝土的礦物質(zhì)結(jié)構(gòu)，杰克遜協(xié)同麻省理工學(xué)院的研究員琳達(dá)-希穆爾和阿迪曼兒·馬西奇與勞倫斯伯克利國家實驗室的諾布米奇·塔穆拉，用一系列科學(xué)手段分析混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。

塔穆拉用先進(jìn)光源光束線12.3.2進(jìn)行分析，得出結(jié)論：“古代砂漿的樣本十分復(fù)雜，成分繁多，由從微米到納米不同顆粒級別的不同晶體階段混合物組成?！睘榱吮鎰e樣本中不同的礦物質(zhì)，需要先進(jìn)光源微衍射光束這樣的設(shè)備，產(chǎn)生研究所需要的可穿透整個樣本厚度的微米級、非常明亮和充滿能量的筆狀X射線光束。

?墓穴砂漿的掃描電子顯微鏡圖像。C-A-S-H結(jié)合相呈現(xiàn) 灰色而火山巖渣（或白榴石晶體）呈現(xiàn)淺灰色

墓穴砂漿的掃描電子顯微鏡圖像。其完整而微小的C-A-S-H特征顯示為灰色，火山聚合物顯示為白色

希穆爾，麻省理工博士生和工程公司Simpson，Gumpertz&Heger項目顧問，從事樣本的另一分析。她說：“我們使用的每一種工具都為砂漿的形成過程提供線索?！睊呙桦娮语@微鏡顯示砂漿砌塊微米級的微觀結(jié)構(gòu)。能量色散x射線光譜分析顯示了構(gòu)成每一個砌塊的組成部分。“這一信息可以讓我們迅速探知砂漿的不同區(qū)域，并從中挑出與我們的課題相關(guān)的砌塊?！彼f，訣竅在于用每個儀器準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)同一砌塊，盡管目標(biāo)只有一根頭發(fā)粗細(xì)。

為什么凱奇麗婭墓的混凝土如此不同尋常？

凱奇麗婭墓的混凝土厚墻中，一種含有Pozzolane Rosse火成碎屑流（從阿爾班火山附近爆發(fā)的熱火山灰與氣體密質(zhì)）附近火山灰的砂漿與大量磚塊和巖漿骨料相結(jié)合。120年以后的圖拉真市場也使用了同一砂漿。