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一种改变世界的材料,英国发明法国改进,我国消耗量却为世界第一

 嘟嘟7284 2022-05-17 发布于北京

纵观历史,随着社会的发展,现代化的城市建设渐渐脱离砖石结构,转而采用钢筋和混凝土浇筑而成,现代城市也因此被人们称为“混凝土森林”。中国作为世界上最大的发展中国家,每年要进行大量的基础建设,对混凝土的需求量非常大,超过23亿吨之多,而这一数量,也超过了全球其他所有国家混凝土产量的总和。因为消耗了难以想象的巨量建材,中国也获得了“基建狂魔”的称号。

▲现代社会随处可见的施工现场

作为当今世界最主要的建筑材料,混凝土的历史将近200年。公元1824年,英国人约瑟夫·阿斯普丁创造出“波特兰水泥”,他发现这种神奇的粉状材料加水搅拌之后呈凝胶状,把它填充在坚硬物之间的空隙中,可以有效地将之粘合在一起,而且非常稳固。然而水泥也有个缺点,那就是拉抗强度太低,稍微大一点儿的水泥制品都很容易断裂,因此水泥初期只是用于修路,与沙子、石头混合,然而铺在道路表面。

▲清末英国驻上海领事馆旧照

三十年后,法国人莫尼埃突发异想,将铁丝网放在水泥中,结果大幅提升了水泥的拉抗强度,真正的钢筋混凝土因此面世。不久,在桥梁、房屋和军事设施建造等领域,都开始大规模使用混凝土。十九世纪末,随着广州、上海等沿海城市逐渐向世界开放,越来越多的外国人来到中国,并渐渐在租界地区修建拥有本国风格的建筑,混凝土随之在中国流传开来。据考证,中国最早使用水泥的建筑,是清同治十一年(公元1872年)兴建的英国驻上海领事馆,水泥全部来自海外。

▲清末水泥厂旧照

相比于传统的土木建筑,混泥土建筑的原材料更加便宜,建成后十分稳固,具有非常明显的优势,为此中国民间也开始引进水泥,于光绪十五年(公元1889年)在唐山建立第一座水泥厂,并于光绪十八年(公元1892年)生产出第一袋水泥,时人称之为“洋灰”。相对于其他工业,水泥制造在中国的发展速度极为快速,这主要是因为水泥制作工艺简单、需求量大,加上本地产品价格低,进口货几乎没有出路,于是大量民间资本和外资企业纷纷在中国本土投资建厂。

▲南京灵谷塔

民国时期,混凝土的使用范围进一步扩大,而且成为一种较为主流的建筑材料。国民政府为祭奠阵亡的革命将士,在南京修建灵谷塔,这座塔就采用混凝土建造,于1931年建成。时至今日,这座经历八十多年风雨的混凝土塔,依然大体保持原样,只有部分梁柱的表层开裂,露出其中的钢筋。虽然这是一些混凝土建筑的通病,但这并非不能承受,毕竟再坚硬的东西,承受数十年重力和风雨侵蚀后,难免都会有些小问题。

▲罗马城遗址

需要指出的是,虽然混凝土是近代社会的产物,但是类似混凝土的建材在5000年前就已经出现。古埃及人和古罗马人在建设金字塔与神庙的时候,就用类似的石灰砂浆粘黏石块,其原料来自火山灰,成分与石灰相近。在这方面,古代中国也有自己的方法,当时的建筑材料大部分为泥土,虽然夯土工艺十分发达,但是土墙不够坚固,敌人用刀斧就能将之破坏。为此,古人经过不断尝试,最终研制出“三合土”,其性能堪比原始的混凝土。

▲统万城遗址

东晋时期,匈奴单于刘渊在修筑统万城的时候,在夯土的材料里加入石灰和秸秆,制成最原始的三合土。南方地区则在夯土材料中加入竹片、竹丝或者秸秆,使土方更加坚固抗拉。在长期的建筑历史中,中国人还摸索出蒸土筑城的办法,就是用阳光暴晒土砖,或者用热水和泥,以去除土里的碱质。用这种方法建造的统万城,土墙十分坚硬,几乎到了刀枪不入的地步,直到现在,那些三合土城墙还屹立在大地之上,见证着岁月变迁。

▲传统土坯房

明朝时期,人们以石灰、陶粉和碎石作为三合土的主要成分,炉渣、砂子也可以当作原料拌入。在清代流传下来的相关书籍中,则明确记载有三合土的配比,大致为四成石灰、六成黄土,外加碎石和泥沙,质量可保证三四百年。关于这一点,很多人可能会感叹现代混凝土不如三合土,其实这是标准不同的问题。古代建筑的受力情况和现代建筑差距太大,而且国家规定民用建筑的寿命为五十年,因此使用的水泥标号比较低,而像国防建筑、地铁、隧道等用的就是高强度水泥,配出的混凝土坚硬程度非常高。用高标号水泥进行比较的话,就会发现,现代的混凝土技术其实是远超古人的。

参考资料:

《中国工业史·建材工业卷》

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