水泥：創(chuàng)新發(fā)展 改變?nèi)祟惿?/h1>
倫敦奧運會開幕式向世界展示了一幅工業(yè)革命的場景，數(shù)根巨型的煙囪在場地中央拔地而起，這是人類生產(chǎn)力大躍升的時代。而現(xiàn)代水泥，正是從第一次工業(yè)革命起步，并深刻改變了我們的生活。
無論城市還是鄉(xiāng)村，無論摩天大廈還是普通民居，我們這個世界越來越為水泥混凝土所塑造。
一座座長虹般的大橋，將密西西比河、長江天塹變通途；一條條巨蟒似的海底隧道，讓英法、歐亞水下聚首。正是水泥將砂、石、鋼筋膠結(jié)得如磐石一樣堅強；水泥混凝土鑄成的鐵路、公路，延時了城市的喧囂，讓現(xiàn)代的氣息蔓延推廣。
我國鐵道科學研究院前輩學者郭成舉先生，曾這樣贊美水泥：女媧未許補殘?zhí)?，棄置荒秋?shù)萬年。一朝尋來靈丹藥，敢叫世界換容顏。
原始“水泥”離不開火山灰
古羅馬神殿屹立2000年
古埃及和古希臘的高大建筑，都是由石頭直接疊壓搭建起來的。但古羅馬則不同，他們的建筑得以留存至今，其中的重要秘密是使用了一種膠凝材料。
英國學者西蒙・亞當斯在《揭秘古羅馬》一書中說，古羅馬人發(fā)明了一種專門用于水下工程建設(shè)的膠凝材料，主要應(yīng)用于建造碼頭與水渠等工程。古羅馬人掌握了這項技術(shù)之后，就能夠構(gòu)造非常龐大的建筑。
大約在公元前200年，古羅馬人發(fā)明了世界上最早的混凝土，在意大利半島經(jīng)常有火山爆發(fā)，會噴出大量的火山灰，而火山灰里含有很多具有活性的氧化鋁和氧化硅。當這些火山灰與石灰、砂子和水混合的時候，能夠發(fā)生一種奇特的化學反應(yīng)，這些離散的像泥漿一樣的東西，就會固結(jié)成為非常堅硬的固體狀態(tài)，就像今天的水泥和混凝土。當然，古羅馬人使用火山灰加石灰作為膠凝材料，和我們今天的水泥并不同。
據(jù)記載，古羅馬人曾經(jīng)掌握使用含黏土的石灰石燒成羅馬水泥的技術(shù)，但從4世紀到17世紀的一千多年間，羅馬水泥技術(shù)似乎失傳。在此期間，公元5世紀的中國南北朝時期，出現(xiàn)了“三合土”，它由石灰、黏土和細砂所組成。以現(xiàn)代人眼光看，“三合土”也就是以石灰與黃土或其他火山灰質(zhì)材料作為膠凝材料，以細砂、碎石和爐渣作為填料的混凝土?！叭贤痢苯?jīng)夯實后不僅具有較高的強度，還有較好的防水性。
另外，用有機物拌和“三合土”作建筑物的工法，在史料中屢有所見。明代《天工開物》一書中記載：“用以襄墓及貯水池則灰一分入河砂，黃土二分，用糯米、羊桃藤汁和勻，經(jīng)筑堅固，永不隳壞，名曰三合土”。
與第一次工業(yè)革命同步 英國人獲得水泥發(fā)明專利
水泥的誕生，與第一次工業(yè)革命同步。
水泥誕生的起點是埃迪斯頓燈塔的重新照亮。
1756年，英國英吉利海峽南端的埃迪斯頓燈塔突然燒毀，嚴重影響了附近船只的航行。
工程師史密頓受命用最快的速度重建。當時，只有石灰石作建筑材料，燒成石灰后，將島上的石頭黏合起來重新砌塔。兩個星期后，石灰石運到了，史密頓竟發(fā)現(xiàn)這些石頭混有太多的土質(zhì)。用次品原料修建高標準的燈塔，這不是開玩笑嗎？
時間來不及，史密頓“死馬當做活馬醫(yī)”，將就著用這些劣質(zhì)的石灰石原料燒制石灰。然而，這種石灰居然將石塊黏結(jié)得異常的結(jié)實。燈塔一完工，史密頓就對這些石灰進行了檢驗。他意識到，這些石灰不純，其中含有20%的黏土。恰恰就是這些一向被人們視為雜質(zhì)的黏土，起了很好的作用。后來，史密頓在建筑修建工作中，有意識地把黏土同石灰石適當?shù)呐浜?，加以煅燒，燒出來的石灰性能果然很理想?
世界上第一個水泥的專利擁有者，是英國人阿斯普丁。當史密頓燒石灰石的方法傳遍歐洲各國后，英國工匠阿斯普丁對此產(chǎn)生了興趣，開始進行深入地研究。他聯(lián)想到古羅馬人為增強石灰的黏結(jié)力，曾在石灰中加入火山灰的做法，由此產(chǎn)生了新的想法：火山灰是巖石高溫燒熔后的產(chǎn)物，那么把陶器、磚瓦的屑片磨成細粉，是不是也跟火山灰差不多呢？阿斯普丁試了一下，發(fā)現(xiàn)效果不如火山灰。后來他又想到了煤高溫燃燒后的煤渣、煉鐵高爐里流出來的經(jīng)高溫冶煉的礦渣，是不是也有類似的功能呢？他一一進行實驗，結(jié)果證實了它們也具有火山灰特性。關(guān)鍵在于經(jīng)歷高溫，且是否急速冷卻。
1824年，阿斯普丁在反復實驗的基礎(chǔ)上，總結(jié)出石灰、黏土、礦渣等?