2000多年前的废弃核电站,被切开后,出现一种罕见物质

笔者 龙葵草

任何生物都能够在地球上留下痕迹,以证明它自己曾经存在过。但绝大多数生物都无法在地球生物史上留下自己的痕迹,因为它们的痕迹经过漫长的自然作用逐渐磨灭,只有少部分生物能以化石的形式被人类所获知。那么如果未来人类也灭绝了,那么人类文明的痕迹是否能存留在地球上呢?

混凝土一定可以成为人类文明存在过的痕迹吗?

相信很多人都认为人类一定会留下痕迹,而且是大量痕迹,因为如今用于建筑的材料普遍是硬度高、稳定性好的混凝土材料,这种材料在自然条件下能得到较好的保存。真的是这样吗?有不少研究发现,废弃的混凝土随着时间的推移,硬度也会逐渐降低,这其中涉及了环境温度、湿度等因素。而且有实验证明,在高温情况下,混凝土会发生退化现象。

不仅如此,混凝土里还有钢筋,钢筋受到环境因素作用也会发生化学反应,从而降低了强度和硬度。由此可知,钢筋混凝土并非一尘不变,它们最终还是可降解的,只不过是时间的问题罢了。但前段时间日本名古屋大学的科研人员在一座废弃的核电站中发现了奇怪的现象,里面的混凝土强度不仅没有降低,还比原来强了两三倍,这是怎么回事呢?

一个2000多年的历史谜题,最终还是被解开了

在了解日本废弃核电站的混凝土强度变大之前,首先来看看古代时期发生过的类似事件。实际上,这种现象早在公元1世纪的欧洲就已经出现了。根据史料记载,古罗马时期的欧洲国家已经会用水泥来建造港口、房屋等建筑,其中人们发现建在海边的堤坝经过了两千多年的海水冲刷依然没有倒塌,而且经过测试海岸边混凝土的强度比房屋混凝土的强度高很多。

是什么原因让水泥受到海水的冲刷反而提高了强度呢?这个持续了两千多年的谜题最终于2017年被揭开了,国外科学团队通过长期是实验和研究发现,主要原因是形成了一种名为“铝托贝莫来石”的化合物。古罗马时期的欧洲人就地取材,将石灰、火山灰、火山岩石等天然材料聚集在一起,然后加入海水进行混合搅拌,最后用于建造房屋或堤坝。

而涂在海岸边的水泥凝固后长期被海水冲刷,使得水泥里面的火山岩石和硅酸盐矿石逐渐发生分解,然后与其中的铝发生反应形成铝托贝莫来石。由于两千多年前人类的建筑工艺还处于比较低的水平,因此岸边的堤坝难免会存在漏洞或裂缝的情况,这就给海水“可趁之机”。在海水的作用下,堤坝形成了铝托贝莫来石,不仅没有溃堤,而且强度还提高了。

为什么废弃多年的混凝土强度不降反升?

日本名古屋大学的研究人员在滨冈核电站发现了特殊的混凝土,而这座核电站于1976年建成,最终在2009年退役,之后就成为了废弃之地。多年之后,名古屋大学的研究人员进入这座废弃发电站进行建筑考察。他们对核电站内不同区域的混凝土进行强度测试,惊讶地发现有几处地方的混凝土强度比其他区域的混凝土强度要高得多。

滨冈核电站退役之后,由于当地政府缺乏管理,让它沦为了废弃之地。如今已经十几年过去了,该核电站内的建筑在自然作用下应该发生变化,例如混凝土的强度应该有所下降,但研究人员检测的结果恰恰相反,这是为何呢?为了弄清楚这背后的原因,他们对混凝土的成分进行分析,最终找到了答案——铝托贝莫来石。

和古罗马时期的欧洲人建造的堤坝一样,铝托贝莫来石是一种硅铝酸盐,它能够提高混凝土的强度。但不同的是,海岸边的堤坝是长期在海水的浸渍下形成了铝托贝莫来石,而核电站的混凝土建筑并没有长期浸渍在海水中,其中的铝托贝莫来石是如何形成的呢?对此日本科学家认为,还有另一种方法可以形成这种特殊矿石,那就是在一定的温度环境下。

科学家指出,在实验室中需要营造70摄氏度的环境才能保证铝托贝莫来石的生成,但这样的温度又会导致混凝土的强度下降,两者不是相互矛盾吗?后来研究人员通过调查滨冈核电站的运行资料才发现,那里的混凝土长期置于湿度高且温度维持在40~50摄氏度的环境中,使得墙壁中的硅酸盐和铝发生反应,生成铝托贝莫来石。

混凝土需要多少年才能降解?

即使日本废弃核电站的混凝土墙壁强度不降反升,随着时间的推移,它们还是会慢慢降解的,那么一般的混凝土需要多久时间才能完全降解呢?这个问题目前还没有答案,因为人类发明混凝土也不过一百多年的时间,最早使用混凝土作为建材的建筑还保留至今。但文章的开头也说到了,混凝土在自然环境下受到风、雨等因素的侵蚀,会逐渐分解。

而且现在市面上有许多不同种类的混凝土,它们要么配比不同,要么成分不同,因此很难对混凝土的分解时间进行定义。但从国家颁发的建筑结构设计标准规定来看,混凝土建筑物的安全使用年限至少是50年,最高可达到150年,而建筑行业的专家则认为混凝土建筑的实际寿命要比规定寿命高。

混凝土的实际使用寿命除了与自然环境因素有关之外,还与建筑的结构设计有关。一栋合理设计的建筑物,使用年限一般不会低于50年。但应该很少人会关注混凝土建筑物的使用寿命,毕竟以年为单位的概念对我们来说有些漫长。而且人的一生只有几十年,住在安全设计和建造的房屋内并不用担心混凝土的寿命问题。

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