水泥的历史

人类最早的建筑物是用泥土做墙，上面加一个茅草的屋顶。你就有了一个小屋。

这种建筑物很不牢固，无法建得很高，或者建成多层建筑。它往往会被雨水冲走，实际上无法在潮湿的环境中使用，也无法抵挡动物和其他人类的入侵。

石头是比泥土更理想的建筑材料，但是裁切形状很不方便，也很难将石头牢固地堆叠起来。要是有液态的石材就好了，能够倒入模具中，制造出任何想要的形状！或者有一种和石头一样强度的胶水，将较小的石头粘起来就好了！

这种技术其实早就存在，实际上，它可能是人类已知的最古老的工艺。这种物质就叫做水泥。

水泥的主要原料是石灰石，它跟贝壳是同一类物质，都是碳酸钙。石灰石是一种沉积岩，通常就是由破碎的贝壳形成的，贝壳经过数世纪的压缩，最终变成了石灰石。

石灰石加热到大约1,000摄氏度时，会产生一种叫做生石灰的粉末，即碳酸钙释放了二氧化碳，变成了氧化钙。生石灰是一种腐蚀性物质，触摸它会灼伤你的皮肤。但是，它有一个最奇怪的特性，与水混合时，它会发生剧烈反应，放出大量热量，足以将水烧开！结果就变成了熟石灰，即氢氧化钙。

现在，你将石灰水浆倒入模具中，然后将其暴露在空气里，就会发生更令人惊奇的事情：几个小时内，这种混合物凝固了，并变得坚硬。氢氧化钙从空气中吸收了二氧化碳，又变回了碳酸钙！换句话说，通过与水和空气混合，石灰石粉末（一种基本的水泥）已经变成了岩石！

纯石灰的水泥太脆，无法使用。但是，加入砂石以后，则变得非常坚固。水泥、水和沙子混合在一起，就产生了砂浆，它是一种胶水，可以将砖石砌成的墙固定在一起。

水泥还可以添加砾石或卵石，制成混凝土，再将其倒入模具以某种形状固定。"水泥"和"混凝土"这两个词经常混为一谈，但从技术上讲，水泥是制造砂浆和混凝土的原料粉末；混凝土是水泥通过添加石料制成的物质，是人行道、建筑物等的组成部分。

自从史前时代，人类就知道这种技术：石灰石的窑化工艺，比陶器和金属加工更古老，甚至比农业还古老。过去的数千年中，人们创造的主要是更好的水泥配方。

纯石灰水泥需要空气凝固，因此如果浇得太厚或在水下（例如，在河中浇筑桥柱的基座），就无法凝固。罗马人是水泥的主要使用者，他们发现在石灰中添加火山灰，会产生可以在水下凝固的水泥。他们使用这种"罗马水泥"来建造所有建筑，许多都保留到了今天。

19世纪中期以来，使用最广泛的水泥是波特兰水泥。它的生产过程是将石灰粘土浆加热到一定程度，使其融合在一起，成为一种称为"熟料"的物质。熟料最初被认为是废料，直到发现将其磨成粉末后，所形成的水泥比罗马水泥更坚固！

但是，无论配方如何，所有水泥都有一个缺点：它们抗压性好，但是无法受力，因此不能当作房梁承重。罗马人使用拱门解决了这个问题，拱门将力沿着两边分散了。

中世纪的建筑商创造了尖的哥特式拱门，它的承重更好，可以造得比圆形的罗马拱门还要高。

二十世纪，一种新的建筑方式出现了：用钢筋加固混凝土。钢筋具有较高的抗拉强度，因此这种"钢筋混凝土"在压缩和拉伸下都很坚固。

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