水泥与混凝土的发明
最早的水泥真是“水”+“泥”(它的历史和砖差不多一样长),和土坯砖活在一起,分不清哪里是土坯砖,哪里是泥,正好粘连得挺好。今天的一些农家院墙还是这么砌的,当然,朱总理知道了要说这是豆腐渣工程,因此这种“水泥”不是我们要讲的。 插播:科学史:水泥的发明与使用 一般人认为早期的水泥出现在古罗马,因为他们的大理石建筑都是用水泥砌出来的,也正因为发明了水泥,罗马才能建设一个宏伟的城市。不过最早的水泥可不是罗马人发明的,而是美索不达米亚人发明的,其主要成分是石灰,砂子和砾石,时间距今将近5000年。 古罗马人使用的水泥是利用石灰(非水硬石灰)和火山灰混合而成的,它的强度非常大,人类使用了大约2000年。现在无法知道是谁(哪个地区)发明了它,但是在罗马人之前,马其顿人已经懂得使用这样的水泥了,不过将它的作用发扬光大的是罗马人。 现代的水泥 1756年,英国工程师J.斯米顿在研究某些石灰在水中硬化的特性时发现:要获得水硬性石灰,必须采用含有粘土的石灰石来烧制;用于水下建筑的砌筑砂浆,最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。这个重要的发现为近代水泥的研制和发展奠定了理论基础。 1796年,英国人J.帕克用泥灰岩烧制出了一种水泥,外观呈棕色,很像古罗马时代的石灰和火山灰混合物,命名为罗马水泥。因为它是采用天然泥灰岩作原料,不经配料直接烧制而成的,故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性,特别适用于与水接触的工程。 1813年,法国的土木技师毕加发现了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好。 1824年,英国建筑工人约瑟夫·阿斯谱丁(Joseph Aspdin)发明了水泥并取得了波特兰水泥(Portland Cement )的专利权。他用石灰石和粘土为原料,按一定比例配合后,在类似于烧石灰的立窑内煅烧成熟料,再经磨细制成水泥。因水泥硬化后的颜色与英格兰岛上波特兰地方用于建筑的石头相似,被命名为波特兰水泥。它具有优良的建筑性能,在水泥史上具有划时代意义。 1871年,日本开始建造水泥厂。 1877年,英国的克兰普顿发明了回转炉,并于1885年经兰萨姆改革成更好的回转炉。 1889年,中国河北唐山开平煤矿附近,设立了用立窑生产的唐山“细绵土”厂。1906年在该厂的基础上建立了启新洋灰公司,年产水泥4万吨。 1893年,日本远藤秀行和内海三贞二人发明了不怕海水的硅酸盐水泥。 1907年,法国比埃利用铝矿石的铁矾土代替粘土,混合石灰岩烧制成了水泥。由于这种水泥含有大量的氧化铝,所以叫做“矾土水泥”。 20世纪,人们在不断改进波特兰水泥性能的同时,研制成功了一批适用于特殊建筑工程的水泥,如高铝水泥,特种水泥等。全世界的水泥品种已发展到100多种,2007年水泥年产量约20亿吨。中国在1952年制订了第一个全国统一标准,确定水泥生产以多品种多标号为原则,并将波特兰水泥按其所含的主要矿物组成改称为矽酸盐水泥,后又改称为硅酸盐水泥至今。 2016年度世界水泥6强榜单是:法国瑞士的LH集团,中国海螺水泥集团,德国海德堡集团,墨西哥Cemex集团,印度Ultra-Tech公司,爱尔兰CRH公司。 海螺也是中国最大的水泥企业。 混凝土的发明 为了克服波特兰水泥的弱点,法国工程师克瓦汉首先提出在这种水泥中引入钢筋的设想,即充分利用钢筋抗拉强度高的优点与水泥硬度高的优点。1861年,克瓦涅用水泥、钢筋和沙石成功地筑起了一座水坝,并取名为"混凝土"水坝。从此,比水泥更好的建筑材料——“混凝土”出现了。 一种新事物的出现,称赞者有,怀疑者也一定会有。谁是谁非?谁胜谁负?只有待检验的机会。检验“混凝土”的机会很快就到来了。 那是在本世纪20年代,英国政府为了炫耀实力,于1929年10月决定建造一座102层高的“帝国大厦”。富有科学预见的建筑师们,大胆地采用了“混凝土”结构。一年零八个月之后,帝国大厦全部竣工。远远看去,严然像一根电线杆子。住在大厦周围的许多人担惊受怕:万一这座摩天大楼被风吹倒,或因自身摇摆而折断怎么办? 1945年7月28日早晨,住在附近的人更是乱作一团。那时正值大雾天气,一架B—25型轰炸机迷失了方向,撞在大厦的97层上,随着震天巨响,不少人都以为是大厦倒塌下来,争先恐后地往外跑。然而,这次相撞的结果是:飞机碎了,大厦并没有倒,只是97层的一道边梁和部分楼板被撞坏,一架电梯下落,11人死亡,25人受伤。钢筋水泥建筑物从此声名大震。 从此,许多建筑物再也不只是“介”字形、低矮的、小型的和暗淡的(窗户小),而是平顶式的、高大的、巨型的和明亮的。建筑面貌发生了巨大变化。从此,各种建筑物的造型可通过浇注方法完成。它们形态各异、气象万千,不仅有“火柴盒式”、廊柱式、转顶式,而且还有扇页形、蝴蝶形和抛物线形等等。街道两边的宾馆、商业大厦、办公大楼……跌宕起伏、高低错落,使各大都市展现出前所未有的雄姿风采。 从此,不论是美国密西西比河、巴西的亚马孙河,还是我国的长江,再也不是难以逾越的天堑,而是被一座座长虹般的钢筋水泥大桥贯通……汽车在东西穿梭,巨龙在南来北往。
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