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材料夯土(二):生土、三合土、水泥、混凝土都是什么“泥”什么“土”?

时间:2019-06-11    来源:朴之原    浏览量:
此时,英国工程师恰恰发现:要获得水硬性石灰,必须采用含有粘土的石灰石来烧制;用于水下建筑的砌筑砂浆,最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。这为近代水泥的研制和发展奠定了理论基础,也顺带开启了水泥统治世界建筑的新时代。
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水泥

水泥属于粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体,能在空气中硬化或者在水中硬化,并把砂、石等材料牢固地胶结在一起。早期石灰与火山灰的混合物与现代的水泥很相似。19世纪初,法国工程师发现石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好;紧接着的1824年,英国工人约瑟夫•阿斯谱丁发明水泥并取得专利。
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水泥在20世纪初进入中国,人们习惯称其为“洋灰”。与中国传统的三合土不同,水泥材料中虽然含有粘土,但主要成分是石灰;而且不同于三合土的自然熟化,水泥的生产过程是“两磨一烧”,即生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨。其中生料制备为第一阶段,即石灰质原料、粘土质原料、以及少量的校正原料,经破碎或烘干后,按一定比例配合、磨细,均匀制备。100多年后,今天中国水泥产量已占全世界50%以上。

混凝土

水泥发明后,就出现了混凝土。经过近200年发展,混凝土也出现了许多新种类。起初所谓的普通混凝土,指以水泥为主要胶凝材料,与水、砂、石子,必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料,按适当比例配合,经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。1879年,法国工程师受到铁丝与混凝土制作的花盆、浴盆和水箱的启发,开始制造钢筋混凝土,并很快运用到公寓大楼建造上。
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1900年,万国博览会展示了钢筋混凝土在很多方面的应用,才终于引起一场建材革命。混凝土的英文“Concrete”,在我国又简称“砼”(汉字中原无该字)。 1953年,本着方便记录的原则,结构学家蔡方荫用“人工石”三字代替“混凝土”,随即合成了“砼”字,其读音“tong”与法文、德文和俄文基本相同。后来便被广泛采用于书刊、学术与工程中。 

从材料的源流看,生土、三合土更多属于中国传统建筑体系,水泥、混凝土则发源于西方。相比较而言,生土因自然原生态,耗能更低,也更环保,但缺少更深入的物化改变,如水泥熟料煅烧这一近乎质变的过程,终使其在性能上远不及水泥。三合土中的粘土类同于混凝土中水泥起到的胶结作用,然而基于粘土与水泥性能差距,三合土与混凝土仍然有着云泥之别。
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不得不提到传统文化的“中庸”“中和”,以及传统建筑强调水平规模,故而都不高,所以在古代中国,才有紫禁城这般水平扩大的建筑空间,却几乎没有像西方哥特式建筑高高耸立直插天空。而三合土夯筑存在诸如20:1的高厚比,超过此限,不仅高而不稳,还有轰然坍塌之虑。

但水泥却像猪八戒吃秤砣,铁了心要让建筑越长越高。中西方思维的不同,未尝不是农业文明与海洋(狩猎)文明的差异。由此我们看到的图景是:中国先民将土挪作他用,烧制出精美绝伦的瓷器,艳羡着西方人的眼球;而西方在追求技术真理的道路上,一条道儿走到黑,虽无可媲美的瓷器,但沿着古罗马砂浆的步伐,借助工业革命巨变,终于发明了影响世界现代化进程的水泥。