化學(xué)故事一一建筑水泥的來(lái)歷
化學(xué)先生 / 2019-07-01
水泥自從被人類發(fā)現(xiàn)后，便廣泛用于各種建筑中。無(wú)論是長(zhǎng)堤大壩、水下建筑，還是高樓大廈、亭閣雕塑.可以說(shuō)，沒(méi)有一種現(xiàn)代建筑能離開(kāi)水泥。
那么,水泥是由什么構(gòu)成的呢?它是如何誕生的呢?
公早在18世紀(jì)中葉 ,英國(guó)由于工業(yè)革命而迅速崛起，海 上交通異常繁忙。1774年，工程師斯密頓奉命在英吉利海峽建造一座燈塔。這件事可把斯密頓難壞了:在水下施工，用石灰砂漿砌磚,怎么也砌不成，灰漿一遇到水就變成了稀湯，根本沒(méi)辦法凝固。
經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)，他終于摸索出了一個(gè)辦法，即用石灰石、黏土、沙子和鐵礦渣,經(jīng)過(guò)定程度的煅燒，然后磨成粉狀，形成混合料，這種 新材料在水中不但不會(huì)被沖稀，反而會(huì)漸漸變得像石頭一樣堅(jiān)硬。使用這種材料，他終于在英吉利海峽建成了第一座燈塔。
英國(guó)一位叫作亞斯普丁的石匠，認(rèn)為這種材料必將大有用途，于是，他又進(jìn)行了試驗(yàn)，并摸索出石灰石、黏土、鐵礦渣等原料的組成比例，還進(jìn)一步完善了生產(chǎn)方法。1824 年，他申請(qǐng)了專利，獲得了水泥的發(fā)明權(quán)。
由于這種建筑材料硬化后從顏色到硬度可與波特蘭的一種石頭相媲美，因此人們都稱它為“波特蘭”水泥。在我國(guó)，則統(tǒng)稱硅酸鹽水泥。
水泥是幾種原料經(jīng)過(guò)燒結(jié)而成的。用水泥、沙子和水又可形成水泥砂漿，它才是建筑上真正的萬(wàn)能膠，能將磚、石、瓦等緊密地黏結(jié)起來(lái)。我們常見(jiàn)的混凝土,就是水泥、沙子和碎石子的混合物。
水泥凝固后雖然很堅(jiān)硬，但也很脆,經(jīng)不起撞擊，即抗拉強(qiáng)度低。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，1861年法國(guó)工程師克瓦涅又采取了新的組合，即用水泥、鋼筋、沙石建起了一.座水壩。這座水壩非常堅(jiān)固，因?yàn)殇摻罨炷镣瑫r(shí)具備鋼筋抗拉強(qiáng)度高和水泥硬度高兩方面的優(yōu)點(diǎn)。
從此，鋼筋混凝土的應(yīng)用越來(lái)越廣，名聲越來(lái)越大?，F(xiàn)在各種大型建筑物，如各種摩天大樓、橫跨江河的大橋等，幾乎都是用鋼筋混凝土建成的。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，以及需求的多樣性，水泥家族中不斷增添著新成員。當(dāng)然,這些新成員都是在水泥的基礎(chǔ)上做了一些改進(jìn)，從而增添了許多新的性能。
比如，在硅酸鹽水泥中加人石膏和膨脹劑，便可制得一種“膨脹水泥”。這種水泥在修復(fù)隧道，尤其是在修復(fù)隧道出現(xiàn)的裂縫方面用處很大,因?yàn)樗不篌w積增大，可使裂縫兩邊的巖石牢固地膠合在起。
再如，在衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)的發(fā)射臺(tái)下，有一個(gè)用水泥構(gòu)成的喇叭狀坑道，當(dāng)巨大的火箭點(diǎn)火后，火箭尾部會(huì)噴射出上千攝氏度高溫的火焰,該火焰就是通過(guò)這喇叭狀坑道被引導(dǎo)出發(fā)射臺(tái)的。修建這喇叭狀坑道不能用一般水泥,因?yàn)橐话闼嘣谌绱烁邷叵聲?huì)粉身碎骨,因此必須采用耐高溫水泥。這種耐高溫水泥中含有大量的含鎂化合物，可以有效地提高水泥的耐熱性,因此這種水泥又叫作高鎂水泥。
此外，還有耐酸堿水泥、快硬水泥、抗水滲水泥以及彩色水...它們都是水泥家族中的佼佼者,有著特殊的性能和專門的用途。
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