[文章]：☆水泥的发明☆

胡熊

昨晚看电视，无意中看了一档节目“水泥的发明”，觉得挺有意思。说实话，搞工程也这么多年了，水泥是再熟悉不过的材料了，但要说出它的发明和历史还真说不上来，只知道是英国工程师造灯塔时发明的。今天上网搜索了一下，还真有这么一篇文章，看了一下，内容同电视节目的基本一致，贴出来大家共阅。
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[B]水泥的发明[/B]

中国硅酸盐学会名誉理事长 王燕谋

    水泥是建筑用胶凝材料，有人喜称水泥为建筑的粮食，在人类文明中占有重要地位。现在，全世界水泥产量已达20亿吨，是现代社会不可或缺的大宗产品。

    水泥的发明是人类在长期生产实践中不断积累的结果，事在古代建筑胶凝材料的基础上发展起来的，经历了一个漫长的历史过程。

    1、水硬性石灰

    18世纪中叶，英国航海业已较发达，但船只触礁和撞滩等海难事故频繁发生。为避免海难事故，采用灯塔进行导航。当时英国建造灯塔的材料有两种：木材和“罗马砂浆”。然而，木材易燃，遇海水易腐烂；“罗马砂浆”虽然有一定耐水性能，但尚经不住海水的侵蚀和冲刷。由于材料在海水中不耐久，所以灯塔经常损坏，船只无法安全航行，迅速发展的航运业遇到重大障碍。为解决航运安全问题，寻找抗海水侵蚀材料和建造耐久的灯塔成为18世纪50年代英国经济发展的当务之急。对此英国不惜重金，礼聘人才。被尊称为英国土木之父的工程师史密顿（J.Smeaton）应聘承担建设灯塔的任务。

    1756年史密顿在建造灯塔的过程中，研究了“石灰-火山灰-砂子”三组分砂浆中不同石灰石对砂浆性能的影响，发现含有粘土的石灰石，经煅烧和细磨处理后，加水制成的砂浆能慢慢硬化，在海水中的强度较“罗马砂浆”高得多，能耐海水的冲刷。史密顿使用新发现的砂浆建造了举世闻名的普利茅斯港的漩岩（Eddystone）大灯塔。

    用含粘土石灰石制成的石灰被称为水硬性石灰。史密顿的这一发现是水泥发明过程中知识积累的一大飞跃，不仅对英国航海业做出了贡献，也对“波特兰水泥”的发明起到了重要作用。然而，事密顿研究成功的水硬性石灰，并未获得广泛应用，当时大量使用的仍是由石灰、火山灰和砂子组成的“罗马砂浆”。

    2、罗马水泥

    1796年，英国人派克（J.Parker）将称之为SepaTria的粘土质石灰岩，磨细后制成料球，在高于烧石灰的温度下煅烧，然后磨细制成水泥。派克称这种水泥为“罗马水泥”（Roman Cement）,并取得了该水泥的专利权。“罗马水泥”凝结较快，可用于与水接触的工程，在英国曾得到广泛应用，一直沿用到被“波特兰”水泥所取代。

    差不多在“罗马水泥”产生的同时期，法国人采用Boulogne地区的化学成分接近现代水泥成分的泥灰岩也制造出水泥。该泥灰岩被称之为水泥灰岩，用此灰岩制成的水泥则成为天然水泥。美国人用Rosendale和Louisville地区的水泥灰岩也制成了天然水泥。在19世纪80年代及以后的很长的一段时间里，天然水泥在美国得到广泛应用，在建筑业中曾占很重要的地位。

    3、英国水泥

    英国人福斯特（J.Foster）是一位致力于水泥的研究者。他将两份重量白垩和一份重量粘土混合后加水湿磨成泥浆，送入料槽沉淀，置沉淀物于大气中干燥，然后放入石灰窑内煅烧，温度以料子中碳酸气完全挥发为准，烧成产品呈浅黄色，冷却后细磨成水泥。福斯特称该水泥为“英国水泥”（British Cement），于1822年10月22日获得英国第4679号专利。

    “英国水泥”由于煅烧温度较低，其质量明显不及“罗马水泥”，所以售价较低，销售量不大。这种水泥虽然未能被大量推广，但其制造方法已是现代水泥制造的雏形，是水泥知识积累中的又一次重大飞跃。福斯特在现代水泥的发明过程中也是有贡献的。


4、波特兰水泥（硅酸盐水泥）

    1824年10月21日，英国利兹（Leeds）城的泥水匠阿斯普丁（J.Aspdin）获得英国第5022号“波特兰水泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明人。

    他的专利证书上叙述的“波特兰水泥”制造方法是：“把石灰石捣成细粉，配合一定量粘土，掺水后以人工或机械搅和均匀成泥浆。置泥浆于盘上，加热干燥。将干料打击成块，然后装入石灰窑煅烧，烧至石灰石内碳酸气全部逸出。煅烧后的烧块再将其冷却和打碎磨细，制成水泥。使用水泥时加入少量水分，拌和成适当稠度的砂浆，可应用于各种不同的工作场合。”

    该水泥水化硬化后的颜色类似英国波特兰地区建筑用石料的颜色，所以被称之为“波特兰水泥”。

    阿斯普盯在英国的Wakefied建设了第一个波特兰水泥厂。后来，他的儿子在英国的Grateshead又建设了一个厂，1856年在德国再建设一个厂，并在那里度过了他的晚年。

    阿斯普丁父子长期对“波特兰水泥”生产方法保密，采取了各种保密措施：在工厂周围建筑高墙，未经他们父子许可任何人不得进入工厂；工人不得到自己工作岗位以外的地段走动；为制造假象，经常用盘子盛着硫酸铜或其他粉料，在装窑时将其撒在干料上。

    阿斯普丁专利证书上所叙述的“波特兰水泥”制造方法，与福斯特的“英国水泥”并无根本差别，煅烧温度都是以物料中碳酸气完全挥发为准。很明显，阿普斯丁出于保密原因在专利证书上并未把“波特兰水泥”生产技术都写出来。阿普斯丁在工厂生产中一定采用过较高的煅烧温度，否则水泥硬化后不会具有波特兰地区石料那样的颜色，其产品也不可能有那样高的竞争力。

    不过，根据专利证书所载内容和有关资料，阿普斯丁未能掌握“波特兰水泥”确切的烧成温度和正确的原料配比，因此他的工厂生产出来的产品质量很不稳定。

    在英国，与阿普斯丁同一时代的另一为水泥研究天才是强生（I.C.Johnson）。他是英国天鹅谷怀特公司经理，专门制造“罗马水泥”和“英国水泥”。1845年，强生在实验中一次偶然的机会发现，煅烧到含有一定数量玻璃体的水泥烧块，磨细后具有非常好的水硬性。另外还发现，在烧成物中含有石灰石会使水泥硬化后开裂。根据这些以外的发现，强生确定了水泥制造的两个基本条件：第一是烧窑的温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈墨绿色；第二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不能含过量石灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥”质量，解决了阿普斯丁无法解决的质量不稳定问题。从此，现代水泥生产的基本参数已被发现。

    1909年，强生98岁高龄时，向英国政府提出申诉，说他于1845年制成的水泥才是真正的“波特兰水泥”，阿普斯丁并未做出质量稳定的水泥，不能称他为“波特兰水泥”的发明者。然而，英国政府没有同意强生的申诉，仍旧维持阿普斯丁具有“波特兰水泥”专利权的决定。英国和德国的同行们对强生的工作有很高评价，认为他对“波特兰水泥”的发明做出了不可磨灭的重要贡献。

    当代建筑粮食——“波特兰水泥”（硅酸盐水泥）就这样在西方徐徐诞生，同时踏上不断改进的征途。

浪白头

如果说，水泥的发明是反复尝试不断总结试验多于理论的话，钢筋混凝土的发明就更富有技巧和趣味性！
钢筋混凝土是由一个叫莫尼埃的法国园艺师（有意思）发明！
1865年的一天，莫尼埃在他的花园温室里打碎了一个水泥制成的花盆，花盆的碎片虽然已经七零八落，但盆中的泥土却抱成一团，完好如初，好像比水泥还结实。这使他很惊奇。他弄碎泥土，仔细观察，原来是植物的根系在泥土中曲屈盘绕，相互勾连，交叉成网状结构，使松散的泥土抱成了坚实的一团。于是，莫尼埃马上联想到，如果在水泥中预先放入一些网状结构的铁丝，不就可以增强花盆的牢固程度了吗?他顺着这个思路，马上动手设计、制作、试验，制成了牢固的花盆。后来，他又用这个方法建造了一个贮水池。
一天， 一位建筑工程师到花园来看花，看到了莫尼埃的水泥花盆、水池，大为惊讶，鼓励他把这种技术用到工程上。于是莫尼埃的思路大开，他想既然可以做花盆，当然也可以做铁路的枕木，做其他的建筑材料。莫尼埃为此在l867年申请专利，从而得到社会的承认和一些设计师的支持。1875年，他主持建造了16米长的世界上第一座钢筋混凝土大桥，取得了成功，为钢筋混凝土的普及推广铺平了道路。

skyli123

混凝土本身就是土木学的一个分支，很多人在研究这方面的，又涉及到材料，化学，也是很负责的。

liubingsjy

现在才知道这么多,以前根本不清楚,只用而已

kfhhwj

第一次了解到水泥的历史。我本来以为是20世纪才发明的水泥呢。。

sixianyang

真长见识~~~`

Pard

挺好的，工作之余，了解一下材料的发明。既长见识，又有趣味性，
有就多传啊，别犹豫。

我为结构狂

了解了它的历史，才能促进其发展！！
工程人员才能更好的利用它