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水泥创新发展改变人类生活-【新闻】

发布时间:2021-05-24 11:38:32 阅读: 来源:磁卡厂家

水泥:创新发展 改变人类生活

伦敦奥运会开幕式向世界展示了一幅工业革命的场景,数根巨型的烟囱在场地中央拔地而起,这是人类生产力大跃升的时代。而现代水泥,正是从第一次工业革命起步,并深刻改变了我们的生活。正是水泥将砂、石、钢筋胶结得如磐石一样坚强;水泥混凝土铸成的铁路、公路,延时了城市的喧嚣,让现代的气息蔓延推广。实际上,水泥的诞生是人类智慧的逐步深化。

伦敦奥运会开幕式向世界展示了一幅工业革命的场景,数根巨型的烟囱在场地中央拔地而起,这是人类生产力大跃升的时代。而现代水泥,正是从第一次工业革命起步,并深刻改变了我们的生活。

无论城市还是乡村,无论摩天大厦还是普通民居,我们这个世界越来越为水泥混凝土所塑造。

一座座长虹般的大桥,将密西西比河、长江天堑变通途;一条条巨蟒似的海底隧道,让英法、欧亚水下聚首。正是水泥将砂、石、钢筋胶结得如磐石一样坚强;水泥混凝土铸成的铁路、公路,延时了城市的喧嚣,让现代的气息蔓延推广。

我国铁道科学研究院前辈学者郭成举先生,曾这样赞美水泥:女娲未许补残天,弃置荒秋数万年。一朝寻来灵丹药,敢叫世界换容颜。

原始“水泥”离不开火山灰

古罗马神殿屹立2000年

古埃及和古希腊的高大建筑,都是由石头直接叠压搭建起来的。但古罗马则不同,他们的建筑得以留存至今,其中的重要秘密是使用了一种胶凝材料。

英国学者西蒙・亚当斯在《揭秘古罗马》一书中说,古罗马人发明了一种专门用于水下工程建设的胶凝材料,主要应用于建造码头与水渠等工程。古罗马人掌握了这项技术之后,就能够构造非常庞大的建筑。

大约在公元前200年,古罗马人发明了世界上最早的混凝土,在意大利半岛经常有火山爆发,会喷出大量的火山灰,而火山灰里含有很多具有活性的氧化铝和氧化硅。当这些火山灰与石灰、砂子和水混合的时候,能够发生一种奇特的化学反应,这些离散的像泥浆一样的东西,就会固结成为非常坚硬的固体状态,就像今天的水泥和混凝土。当然,古罗马人使用火山灰加石灰作为胶凝材料,和我们今天的水泥并不同。

据记载,古罗马人曾经掌握使用含黏土的石灰石烧成罗马水泥的技术,但从4世纪到17世纪的一千多年间,罗马水泥技术似乎失传。在此期间,公元5世纪的中国南北朝时期,出现了“三合土”,它由石灰、黏土和细砂所组成。以现代人眼光看,“三合土”也就是以石灰与黄土或其他火山灰质材料作为胶凝材料,以细砂、碎石和炉渣作为填料的混凝土。“三合土”经夯实后不仅具有较高的强度,还有较好的防水性。

另外,用有机物拌和“三合土”作建筑物的工法,在史料中屡有所见。明代《天工开物》一书中记载:“用以襄墓及贮水池则灰一分入河砂,黄土二分,用糯米、羊桃藤汁和匀,经筑坚固,永不隳坏,名曰三合土”。

与第一次工业革命同步 英国人获得水泥发明专利

水泥的诞生,与第一次工业革命同步。

水泥诞生的起点是埃迪斯顿灯塔的重新照亮。

1756年,英国英吉利海峡南端的埃迪斯顿灯塔突然烧毁,严重影响了附近船只的航行。

工程师史密顿受命用最快的速度重建。当时,只有石灰石作建筑材料,烧成石灰后,将岛上的石头黏合起来重新砌塔。两个星期后,石灰石运到了,史密顿竟发现这些石头混有太多的土质。用次品原料修建高标准的灯塔,这不是开玩笑吗?

时间来不及,史密顿“死马当做活马医”,将就着用这些劣质的石灰石原料烧制石灰。然而,这种石灰居然将石块黏结得异常的结实。灯塔一完工,史密顿就对这些石灰进行了检验。他意识到,这些石灰不纯,其中含有20%的黏土。恰恰就是这些一向被人们视为杂质的黏土,起了很好的作用。后来,史密顿在建筑修建工作中,有意识地把黏土同石灰石适当的配合,加以煅烧,烧出来的石灰性能果然很理想。

世界上第一个水泥的专利拥有者,是英国人阿斯普丁。当史密顿烧石灰石的方法传遍欧洲各国后,英国工匠阿斯普丁对此产生了兴趣,开始进行深入地研究。他联想到古罗马人为增强石灰的黏结力,曾在石灰中加入火山灰的做法,由此产生了新的想法:火山灰是岩石高温烧熔后的产物,那么把陶器、砖瓦的屑片磨成细粉,是不是也跟火山灰差不多呢?阿斯普丁试了一下,发现效果不如火山灰。后来他又想到了煤高温燃烧后的煤渣、炼铁高炉里流出来的经高温冶炼的矿渣,是不是也有类似的功能呢?他一一进行实验,结果证实了它们也具有火山灰特性。关键在于经历高温,且是否急速冷却。

1824年,阿斯普丁在反复实验的基础上,总结出石灰、黏土、矿渣等各种原料之间的比例,以及生产这种混合材料的方法。于是一项伟大的发明诞生了,这就是今天被我们广泛应用的“水泥”。

实际上,水泥的诞生是人类智慧的逐步深化:1756年发现水硬性石灰、1796年发明“罗马水泥”、1822年出现“英国水泥”,直到1824年英国政府发布第一个水泥专利。

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“人造石头”不断革新 钢筋混凝土改变人类生活

美国发明家爱迪生一生共获得1093项专利。很多人只知道他是电灯泡的发明者,但并不清楚爱迪生在水泥的推广上也做出了重要贡献。爱迪生认为,水泥可以用来给老百姓建造既结实又廉价的住房,“如果建筑不用钢筋混凝土,而用砖块和钢铁,那建筑师肯定是太愚蠢了”。

但起初,人们对水泥并不太接受。

1855年巴黎世博会上,法国工程师拉姆波特展出了一条小巧的水泥船,2英寸厚的壳体中布满网状铁丝。这是“钢筋水泥混凝土”最早的亮相,可惜只有英国海军用他的技术在土伦港修建了一座浮标。

1867年的巴黎世博会,法国园艺师莫尼尔展出了一只铁丝骨架的水泥花盆。

此后,“铁水泥混凝土”这一搭档的出现,钢铁具有极强的“抗拉”性能,正好消除了水泥混凝土的“软肋”,实现了完美的优势互补。可以说,没有钢筋混凝土的发明,就没有现代高层楼房和大跨度场馆。

一种新事物的出现,称赞者有,怀疑者也一定会有。孰是孰非?只有等待检验的机会。然而,检验“混凝土”的机会很快就到来了。

1929年,美国决定建造一座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,俨然像一根电线杆子。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。

从此,钢筋混凝土建筑物名声大震。

直到今天,世界最高的迪拜大厦等建筑,依旧采取钢筋混凝土建筑,其混凝土用量高达33万立方米。

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