我们都知道生命是非常顽强的，在一些极端的环境中可以发现一些生物定居，比如高热强酸的火山温泉，高压强碱的深海等等。但是，如果你想找一个极端的生活环境，也不一定要去那么危险的地方。其实你我无处不在，那就是“具体”。混凝土的内部环境对生物也是极其恶劣的：强碱、高盐、干旱、缺粮。最近发表在MS mSystems上的研究表明，即使在混凝土中，也有生命[1]。
混凝土的组成与缺陷
混凝土是由骨料(碎石和砂)、水泥、水和添加剂按适当比例组成的复合材料。混凝土因其硬度高、抗压能力强、可塑性强、成本低、制作简单、适应各种自然环境而成为世界上应用最广泛的建筑材料，几乎所有的现代土木工程都会使用。
混凝土的结构。图/用混凝土混凝土是一种优秀的建筑材料，但也不是没有弱点。碱-硅反应(ASR)是破坏混凝土结构的常见因素。ASR会导致混凝土处于俗称“混凝土癌症”的状态。ASR的主要原因是混凝土中的水泥。
ASR引起的混凝土癌症。图/混凝土中最常用的水泥是硅酸盐水泥，即波特兰水泥。水泥和水混合后，会发生一系列复杂的物理化学反应，使其凝结凝固。在这个过程中会产生大量的氢氧化钙等强碱性物质，使得混凝土内部pH值在12.5左右。
水泥的水合反应。图/ScienceDirect正常混凝土内部结构致密，基本没有水分。但当混凝土受到冲击、晃动等外部冲击而开裂时，水可以渗入其中。当水进入混凝土时，会使混凝土中的强碱与硅酸盐反应生成水化硅酸盐。这些水化硅酸盐会在混凝土内部产生不均匀膨胀，当水化硅酸盐的量达到一定程度时，就会导致混凝土开裂。
ASR的化学反应示意图。图//ScienceDirect避免ASR的一种方法是在混凝土中加入粉煤灰。粉煤灰是火电厂燃烧后产生的废弃物，其主要成分为SiO2、AI2O3和CaO。粉煤灰与水泥中的强碱会发生火山灰反应，就是通过SiO2、AI2O3等物质与强碱反应形成胶体。因此，在混凝土中加入粉煤灰不仅可以降低pH值，而且生成的胶体可以用来填充孔隙，胶结骨材料，更好地填充混凝土中的孔隙。
布兰反应的化学式。图//Wikipedia
混凝土中的细菌种类
研究表明，有很多种细菌可以在混凝土表面生长，而当混凝土由于ASR或其他因素出现裂缝时，细菌也可以从表面进入混凝土，从而可能进一步影响混凝土。由于混凝土是世界上最常见的建筑材料，为了确保建筑物、桥梁和道路的结构安全，越来越多的科学家开始关注生活在这里的微生物及其对混凝土可能产生的影响。
以前的研究已经证实，细菌确实在混凝土内部生长，但这些研究的主要对象是从有裂缝的表面进入混凝土的细菌。美国特拉华大学的研究小组更进一步，研究了“原本”生活在混凝土中的细菌[1]。
为了进行研究，研究小组制作了两种混凝土样品：普通混凝土和掺有粉煤灰的混凝土，并将这两种样品放在屋顶上模拟自然风化环境，然后每六周取样分析，了解混凝土内部的细菌组成。
研究示意图。图/
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