当代建筑的粮食—水泥,是如何制造的,经历了怎样的发明过程

发布日期:2021-06-17 14:56

水泥是建筑当中的胶凝材料,现代水泥的发明可以追溯到1756年,大家常见的水泥主要成分是硅酸盐,硅酸盐通过水化反应后会凝结和硬化,与沙石结合成牢固的混凝土结构,其余还有铝酸盐水泥、硫酸盐水泥等等。
水泥号称“当代建筑的粮食”,水泥加上地球表面随处可见的沙石,再与水混合后,就能形成牢固的混凝土结构,可以说水泥是建筑行业中最伟大的发明,对人类社会的发展有着重要意义,现代水泥的发明并不是一蹴而就的,其中经历了很多次的改进。
1.古代建筑
 在古时候,不同文明都发明了不同的建筑胶凝材料,比如古埃及人使用煅烧石膏作为胶凝材料,古希腊人则使用石灰;后来罗马人改进了古希腊人的方法,罗马人先把石灰加水溶解,再与沙子混合成砂浆,有条件的地方还会加入磨细的火山灰制成罗马泥浆,这样修筑的建筑物更加牢固,使得很多罗马建筑物保留至今。
 中国古代也发明了独特的凝胶材料,比如中国长城的修建经历20多个朝代,其中有一部分使用了石灰进行黏合,有的用黄泥浆,有的则用了糯米砂浆等等。
 在南北朝时期(公元5世纪前后),中国人发明了一种名为“三合土”的胶凝材料,由石灰、黏土和细砂组成,到了明代有了石灰、陶粉和碎石组成的三合土,清代又有了石灰、炉渣和沙子组成的三合土,三合土与罗马泥浆很相似,凝固后都具有很高的强度和防水性能,非常适合建造古代大型建筑物。
 中国古代的建筑工法在很长一段时间内领先于西方,其胶凝材料也是丰富多样,甚至还会在胶凝材料中加入有机物(比如糯米汤、桐油、血料等等)改变其特性,但是在16世纪后,西方科学技术的发展,开始逐渐全面超越中国。
2.现代水泥
 罗马砂浆在西方应用了很长一段时间,虽然具有很好的强度和防水性,但是罗马砂浆经不起海水的浸泡和冲刷;在18世纪,英国航海业领先全世界,在航海领域中,灯塔可以在很远的地方引导船只,但是当时的灯塔经常损坏,于是英国拨款给当时的工程师史密顿,让他承担建设灯塔的任务。
 在1756年,史密顿研究石灰、火山灰和沙子对砂浆性能的影响,发现含有黏土的石灰石经过煅烧细磨之后,再加水形成的砂浆,在凝固后具有抵抗海水侵蚀的作用,开启了现代水泥的研究之路,他还建造了著名的普利茅斯港大灯塔。
 在1796年,英国人派克将黏土质石灰岩(泥灰岩)制成料球,在高温下煅烧后再磨细,得到一种新的水泥,称作罗马水泥(又名天然水泥),并申请了专利。
 1824年10月24日,英国泥水匠阿斯谱丁发明了一种全新的水泥并获得专利——波特兰水泥,也就是大家常见的硅酸盐水泥,波特兰水泥具有非常好的建筑性能,被誉为当代建筑的粮食,此后的水泥都是对波特兰水泥的改进。
 波特兰水泥最初的制造方法:是把石灰石磨细,加入定量的黏土,掺水后搅拌均匀形成泥浆,然后再将泥浆置于盘上加热,干燥后敲碎再进行煅烧,待石灰石中的碳酸气体全部逸出,然后冷却、打碎和磨细,就成了硅酸盐水泥。

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