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1756年
水泥的诞生

水泥是建筑用胶凝材料,水泥也被称为现代文明的基础。无法想象没有水泥世界会是什么模样。那么,这种能让普通民居和摩天大楼屹立于风雨中的神奇材料是怎么产生的呢?

水泥是在古代建筑材料的基础上发展起来的。西方最初采用黏土作建筑用胶凝材料,古埃及人还采用尼罗河的泥浆砌筑未经煅烧的土砖。但采用泥土作为胶凝材料的建筑耐水性极差,几乎经不住雨淋和河水冲刷。

公元前8世纪,古希腊人将石灰当做建筑用胶凝材料,石灰则由石灰石烧制而成。石灰的使用,大大提高了建筑物的强度和耐久度。古罗马人吞并希腊后,改进了石灰的使用方法和工艺。他们将石灰加水消解,与砂子混合成砂浆,并掺入磨细的火山灰,进一步提高了强度、耐久度。

但石灰只能在干燥的环境下发生硬化作用,遇到水和下雨天就没法使用了。而建筑物往往无法避开雨水,有时候建筑物还要建到水下。那么,有没有能真正防水的胶凝材料呢?

英国肖像画家罗姆尼笔下的斯米顿Ⓟ

18世纪出现了一种水硬性胶凝材料——水泥,即便在水中也能硬化,而且强度远高于石灰。水泥的诞生跟其他很多发明一样,颇具戏剧性。

18世纪中叶,英吉利海峡的一座木结构航标灯塔被大火烧毁了。这座灯塔位于英国港口城市普利茅斯的临海口艾迪斯通岩石群附近,也被称为埃迪斯通灯塔。该灯塔指引着过往普利茅斯的船只,使它们避免与埃迪斯通岩石相撞,所以这座灯塔极其重要。它的烧毁可急坏了英国政府。更要命的是,烧毁的灯塔已经是建在此处的第2座灯塔了,现在要造第3座灯塔,该用什么材料呢?英国当时建造灯塔可以用的材料有两种:木材和石灰砂浆。木材易燃,遇海水易腐烂,第2座灯塔就是木结构的,已被烧毁,因此不能再用木材了;而石灰砂浆耐水性差,更经不住海水的腐蚀和冲刷,所以压根没人用。可岩石群旁边必须得有新的灯塔才能保证船只的通行安全。该派谁去建第3座灯塔呢?英国政府思来想去,当时最有名的土木工程师斯米顿是最佳人选。

就这样,斯米顿受命前去建造第3座埃迪斯通航标灯塔。他冒险设计了一座用花岗岩为主要建筑材料的石结构灯塔,并尝试用石灰砂浆作胶凝材料。但我们知道,石灰砂浆经不住海水冲刷。他这样做,能成吗?

斯米顿自有他的打算:当时有一种白色的石灰岩,烧制成的石灰性能很好,或许可用在水下。令他没想到的是,花了很长时间运回的竟是劣质的黑色石灰石。他真是欲哭无泪,考虑到工期和进度,他只能用这些黑色石灰石试试看了。

他将这种石灰石制成石灰砂浆,用在水下固定花岗岩。可还没来得及固定,湍急的水流就将花岗岩冲走了。他又多次重复实验,但结果都是失败。

难道这种方法真的不行吗?他一次次地问自己。但他一直没有放弃。1756年的某一天,他试着将黏土掺入石灰石、沙子和铁渣中,经过煅烧、粉碎并用水调和后,注入水中。奇异的是,这种混合料在水中不但没有被冲稀,反而越来越牢固。

1759年10月16日,一座由24盏蜡烛灯照明的灯塔终于矗立在埃迪斯通岩石群旁,它照亮着英吉利海峡,指引着过往船只,极大地改善了当时的航海交通。

斯米顿建造的埃迪斯通灯塔Ⓦ

这是世界建筑史上最著名的建筑工程之一,因为它标志着灯塔建造从木结构时代步入了水下混凝土结构时代。由于斯米顿的创造性工作,后来该灯塔被称为斯米顿灯塔。斯米顿的贡献远远不止一座灯塔,他的伟大之处在于发明了现代水泥和混凝土,即一定比例的石灰石、黏土和沙子的混合物。这种混合物经过煅烧、粉碎,用水调和,会快速固化,至今它仍是现代防水建筑物的基础材料。 S1oUeafGmQekzMrlZL/Bhy8GixC6/5kYC87qoBoZlPFK0vOX1LRSgLmgBZLiAkuK

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