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。

　　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。

　　“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。