千回百轉(zhuǎn)混凝土，想想也是醉了（一）

  混凝土可以追溯到古老的年代，自19世紀(jì)20年代出現(xiàn)了波特蘭水泥后，用它配制成的混凝土具有工程所需要的強(qiáng)度和耐久性。如今鋼筋混凝土開(kāi)始成為改變這個(gè)世界景觀的重要材料，那么關(guān)于混凝土的歷史您了解多少呢?

  1.古羅馬的混凝土

  建筑史上往往把最早使用混凝土的時(shí)間定為公元前2世紀(jì)，地點(diǎn)在意大利南部。這是一種被稱為Pozzuolana的火山灰，這種火山灰第一次是在那不勒斯灣的Pozzuoli找到，后被廣泛用作羅馬人的水泥。

  (上圖為那不勒斯灣的Pozzuoli港)

  (上圖為Pozzuoli的一座神廟遺址，可見(jiàn)混凝土墻體遺存)

  公元前193年，古羅馬修建了一座叫Porticos Aemelia的大市場(chǎng)，Pozzuolana用于將石材固定在一起。這種石灰與水之間的化學(xué)反應(yīng)可以固化成為一種巖石狀物質(zhì)。羅馬人用這種東西修筑橋梁、碼頭、下水道排水管、輸水道和建筑物。

  但羅馬水泥與今日的波特蘭水泥并不相同，最重要的是古羅馬水泥不具有流動(dòng)性，所以不能流入一個(gè)模子或某種成形結(jié)構(gòu)中。實(shí)際上，在所謂的第一批水泥和具有粘合作用的碎石之間，并沒(méi)有清晰的分界。羅馬的水泥是分層的，灰泥是用手工壓緊的，并圍在不同尺寸的石材周圍，除非級(jí)別很低的構(gòu)筑物，雙面均有黏土磚包墻。因此，雖然說(shuō)火山灰材料的確可作結(jié)構(gòu)材料，但這種材料的適用范圍有限，而且適用范圍也只在羅馬和那不勒斯地區(qū)，在意大利北部和羅馬帝國(guó)的其他地區(qū)均未發(fā)現(xiàn)使用。

  羅馬的大多數(shù)公共建筑(如萬(wàn)神廟、高級(jí)住宅等)都是使用磚飾外表面和混凝土結(jié)構(gòu)。建于2世紀(jì)的萬(wàn)神廟，其結(jié)構(gòu)之精巧和穹頂跨度之大，使此前及此后約1千年的建筑都黯然失色，自然是世界建筑史中的經(jīng)典作品。

(上圖為萬(wàn)神廟鳥(niǎo)瞰)

  (上圖為萬(wàn)神廟內(nèi)景)

  2.古老混凝土技藝的丟失和探索

  隨著羅馬帝國(guó)的解體，古老混凝土的技藝便失傳了，當(dāng)然古羅馬混凝土的原料不易獲得，也是重要原因。不過(guò)，在現(xiàn)代混凝土出現(xiàn)以前，西方工程師和發(fā)明家曾經(jīng)歷過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的探索階段。大約又過(guò)了200年，才有了我們今天所熟悉的混凝土建筑的大批涌現(xiàn)，城市形態(tài)真正進(jìn)入“現(xiàn)代”景象。

  (上圖為英國(guó)Lichfield大教堂南門上部的7個(gè)雕塑為Parker水泥塑造)

  1678年，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員Joseph Moxon描述了一個(gè)現(xiàn)象：當(dāng)石灰與水混在一起，會(huì)產(chǎn)生一種隱藏的“火”。1756年，英國(guó)工程師在研究某些石灰在水中硬化的特性時(shí)發(fā)現(xiàn)：要獲得水硬性石灰，必須采用含有黏土的石灰石來(lái)燒制;用于水下建筑的砌筑砂漿，最理想的成份是由水硬性石灰和火山灰配成。這個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)為近代水泥的研制和發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。1779年，一個(gè)叫Bry Higgins的發(fā)明家登記了一項(xiàng)專利，將他制作的水泥用于室外抹灰。1796年，英格蘭人James Parker用泥灰?guī)r燒制出了一種水泥，外觀呈棕色，很像古羅馬時(shí)代的石灰和火山灰混合物，命名為羅馬水泥或Parker水泥。因?yàn)樗怯商烊荒嗷規(guī)r作原料，不經(jīng)配料直接燒制而成的，故又名天然水泥;同時(shí)其具良好的水硬性和快凝特性，特別適用于與水接觸的工程。

  1813年，法國(guó)工程師Louis Vicat發(fā)現(xiàn)石灰和黏土按3:1比例混合制成的水泥性能最好。1818年，Maurice St. Leger 注冊(cè)了水泥生產(chǎn)的專利;同年，美國(guó)建筑師Canvass White在紐約的麥迪遜找到了一種沉淀巖石，這種巖石不需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的處理便可制成水泥。

  1820～1821年，John Tickell和Abraham Chambers注冊(cè)了更多的水泥專利。到了1822年，英格蘭的James Frost準(zhǔn)備像法國(guó)人Vicat那樣制造人工的水力石灰，并稱之為“不列顛水泥灰”。(更多精彩請(qǐng)看：千回百轉(zhuǎn)混凝土，想想也是醉了（二））