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當(dāng)代建筑的糧食—水泥,是如何制造的,經(jīng)歷了怎樣的發(fā)明過程

發(fā)布日期:2021-06-17 06:56:23

水泥是建筑當(dāng)中的膠凝材料,現(xiàn)代水泥的發(fā)明可以追溯到1756年,我們常見的水泥主要成分是硅酸鹽,硅酸鹽通過水化反應(yīng)后會凝結(jié)和硬化,與沙石結(jié)合成牢固的混凝土結(jié)構(gòu),其余還有鋁酸鹽水泥、硫酸鹽水泥等等。
水泥號稱“當(dāng)代建筑的糧食”,水泥加上地球表面隨處可見的沙石,再與水混合后,就能形成牢固的混凝土結(jié)構(gòu),可以說水泥是建筑行業(yè)中最偉大的發(fā)明,對人類社會的發(fā)展有著重要意義,現(xiàn)代水泥的發(fā)明并不是一蹴而就的,其中經(jīng)歷了很多次的改進(jìn)。
1.古代建筑
 在古時候,不同文明都發(fā)明了不同的建筑膠凝材料,比如古埃及人使用煅燒石膏作為膠凝材料,古希臘人則使用石灰;后來羅馬人改進(jìn)了古希臘人的方法,羅馬人先把石灰加水溶解,再與沙子混合成砂漿,有條件的地方還會加入磨細(xì)的火山灰制成羅馬泥漿,這樣修筑的建筑物更加牢固,使得很多羅馬建筑物保留至今。
 中國古代也發(fā)明了獨(dú)特的凝膠材料,比如中國長城的修建經(jīng)歷20多個朝代,其中有一部分使用了石灰進(jìn)行黏合,有的用黃泥漿,有的則用了糯米砂漿等等。
 在南北朝時期(公元5世紀(jì)前后),中國人發(fā)明了一種名為“三合土”的膠凝材料,由石灰、黏土和細(xì)砂組成,到了明朝有了石灰、陶粉和碎石組成的三合土,清朝又有了石灰、爐渣和沙子組成的三合土,三合土與羅馬泥漿很相似,凝固后都具有很高的強(qiáng)度和防水性能,非常適合建造古代大型建筑物。
 中國古代的建筑工法在很長一段時間內(nèi)**于西方,其膠凝材料也是豐富多樣,甚至還會在膠凝材料中加入有機(jī)物(比如糯米湯、桐油、血料等等)改變其特性,但是在16世紀(jì)后,西方科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,開始逐漸全面超越中國。
2.現(xiàn)代水泥
 羅馬砂漿在西方應(yīng)用了很長一段時間,雖然具有很好的強(qiáng)度和防水性,但是羅馬砂漿經(jīng)不起海水的浸泡和沖刷;在18世紀(jì),英國航海業(yè)**全世界,在航海領(lǐng)域中,燈塔可以在很遠(yuǎn)的地方引導(dǎo)船只,但是當(dāng)時的燈塔經(jīng)常損壞,于是英國撥款給當(dāng)時的工程師史密頓,讓他承擔(dān)建設(shè)燈塔的任務(wù)。
 在1756年,史密頓研究石灰、火山灰和沙子對砂漿性能的影響,發(fā)現(xiàn)含有黏土的石灰石經(jīng)過煅燒細(xì)磨之后,再加水形成的砂漿,在凝固后具有抵抗海水侵蝕的作用,開啟了現(xiàn)代水泥的研究之路,他還建造了著名的普利茅斯港大燈塔。
 在1796年,英國人派克將黏土質(zhì)石灰?guī)r(泥灰?guī)r)制成料球,在高溫下煅燒后再磨細(xì),得到一種新的水泥,稱作羅馬水泥(又名天然水泥),并申請了專利。
 1824年10月24日,英國泥水匠阿斯譜丁發(fā)明了一種全新的水泥并獲得專利——波特蘭水泥,也就是我們常見的硅酸鹽水泥,波特蘭水泥具有非常好的建筑性能,被譽(yù)為當(dāng)代建筑的糧食,此后的水泥都是對波特蘭水泥的改進(jìn)。
 波特蘭水泥最初的制造方法:是把石灰石磨細(xì),加入定量的黏土,摻水后攪拌均勻形成泥漿,然后再將泥漿置于盤上加熱,干燥后敲碎再進(jìn)行煅燒,待石灰石中的碳酸氣體全部逸出,然后冷卻、打碎和磨細(xì),就成了硅酸鹽水泥。

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