化學故事一一建筑水泥的來歷
化學先生 / 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。無論是長堤大壩、水下建筑，還是高樓大廈、亭閣雕塑.可以說，沒有一種現(xiàn)代建筑能離開水泥。
那么,水泥是由什么構成的呢?它是如何誕生的呢?
公早在18世紀中葉 ,英國由于工業(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，根本沒辦法凝固。
經過無數(shù)次實驗，他終于摸索出了一個辦法，即用石灰石、黏土、沙子和鐵礦渣,經過定程度的煅燒，然后磨成粉狀，形成混合料，這種 新材料在水中不但不會被沖稀，反而會漸漸變得像石頭一樣堅硬。使用這種材料，他終于在英吉利海峽建成了第一座燈塔。
英國一位叫作亞斯普丁的石匠，認為這種材料必將大有用途，于是，他又進行了試驗，并摸索出石灰石、黏土、鐵礦渣等原料的組成比例，還進一步完善了生產方法。1824 年，他申請了專利，獲得了水泥的發(fā)明權。
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，則統(tǒng)稱硅酸鹽水泥。
水泥是幾種原料經過燒結而成的。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能膠，能將磚、石、瓦等緊密地黏結起來。我們常見的混凝土,就是水泥、沙子和碎石子的混合物。
水泥凝固后雖然很堅硬，但也很脆,經不起撞擊，即抗拉強度低。為了克服這個缺點，1861年法國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。這座水壩非常堅固，因為鋼筋混凝土同時具備鋼筋抗拉強度高和水泥硬度高兩方面的優(yōu)點。
從此，鋼筋混凝土的應用越來越廣，名聲越來越大?，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。
隨著科學技術的進步，以及需求的多樣性，水泥家族中不斷增添著新成員。當然,這些新成員都是在水泥的基礎上做了一些改進，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”。這種水泥在修復隧道，尤其是在修復隧道出現(xiàn)的裂縫方面用處很大,因為它硬化后體積增大，可使裂縫兩邊的巖石牢固地膠合在起。
再如，在衛(wèi)星發(fā)射場的發(fā)射臺下，有一個用水泥構成的喇叭狀坑道，當巨大的火箭點火后，火箭尾部會噴射出上千攝氏度高溫的火焰,該火焰就是通過這喇叭狀坑道被引導出發(fā)射臺的。修建這喇叭狀坑道不能用一般水泥,因為一般水泥在如此高溫下會粉身碎骨,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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