倫敦奧運會開幕式向世界展示了一幅工業革命的場景,數根巨型的煙囪在場地中央拔地而起,這是人類生產力大躍升的時代。而現代水泥,正是從第一次工業革命起步,並深刻改變了我們的生活。
無論城市還是鄉村,無論摩天大廈還是普通民居,我們這個世界越來越為水泥混凝土所塑造。
一座座長虹般的大橋,將密西西比河、長江天塹變通途;一條條巨蟒似的海底隧道,讓英法、歐亞水下聚首。正是水泥將砂、石、鋼筋膠結得如磐石一樣堅強;水泥混凝土鑄成的鐵路、公路,延時了城市的喧囂,讓現代的氣息蔓延推廣。
我國鐵道科學研究院前輩學者郭成舉先生,曾這樣讚美水泥:女媧未許補殘天,棄置荒秋數萬年。一朝尋來靈丹藥,敢叫世界換容顏。
原始「水泥」離不開火山灰
古羅馬神殿屹立2000年
古埃及和古希臘的高大建築,都是由石頭直接疊壓搭建起來的。但古羅馬則不同,他們的建築得以留存至今,其中的重要秘密是使用了一種膠凝材料。
英國學者西蒙・亞當斯在《揭秘古羅馬》一書中說,古羅馬人發明了一種專門用於水下工程建設的膠凝材料,主要應用於建造碼頭與水渠等工程。古羅馬人掌握了這項技術之後,就能夠構造非常龐大的建築。
大約在公元前200年,古羅馬人發明了世界上最早的混凝土,在義大利半島經常有火山爆發,會噴出大量的火山灰,而火山灰裡含有很多具有活性的氧化鋁和氧化矽。當這些火山灰與石灰、砂子和水混合的時候,能夠發生一種奇特的化學反應,這些離散的像泥漿一樣的東西,就會固結成為非常堅硬的固體狀態,就像今天的水泥和混凝土。當然,古羅馬人使用火山灰加石灰作為膠凝材料,和我們今天的水泥並不同。
據記載,古羅馬人曾經掌握使用含黏土的石灰石燒成羅馬水泥的技術,但從4世紀到17世紀的一千多年間,羅馬水泥技術似乎失傳。在此期間,公元5世紀的中國南北朝時期,出現了「三合土」,它由石灰、黏土和細砂所組成。以現代人眼光看,「三合土」也就是以石灰與黃土或其他火山灰質材料作為膠凝材料,以細砂、碎石和爐渣作為填料的混凝土。「三合土」經夯實後不僅具有較高的強度,還有較好的防水性。
另外,用有機物拌和「三合土」作建築物的工法,在史料中屢有所見。明代《天工開物》一書中記載:「用以襄墓及貯水池則灰一分入河砂,黃土二分,用糯米、羊桃藤汁和勻,經築堅固,永不隳壞,名曰三合土」。
與第一次工業革命同步 英國人獲得水泥發明專利
水泥的誕生,與第一次工業革命同步。
水泥誕生的起點是埃迪斯頓燈塔的重新照亮。
1756年,英國英吉利海峽南端的埃迪斯頓燈塔突然燒毀,嚴重影響了附近船隻的航行。
工程師史密頓受命用最快的速度重建。當時,只有石灰石作建築材料,燒成石灰後,將島上的石頭黏合起來重新砌塔。兩個星期後,石灰石運到了,史密頓竟發現這些石頭混有太多的土質。用次品原料修建高標準的燈塔,這不是開玩笑嗎?