混凝土的歷史沿革

1、混凝土的歷史沿革 1200萬年前，在以色列突發(fā)的天火使當(dāng)?shù)靥赜械囊环N石灰?guī)r和油頁巖在燃燒中發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，形成了水泥化合物的天然沉積物。上世紀60-70年代，這些沉積物被以色列考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)并確認。有考古學(xué)家相信，這些偶然誕生的天然水泥，被后來出現(xiàn)的古人類發(fā)現(xiàn)并使用。5000多年前（公元3000多年前），古埃及人已經(jīng)開始用泥漿拌稻草脫坯蓋房子。他們還在大金字塔的建設(shè)中使用石膏和石灰砂漿。同一時期，中國人也開始用水泥類材料把竹子粘合起來造船。還在長城的建設(shè)中使用水泥類材料。3000多年前（公元1000多年前），古希臘人、克里特人和塞浦路斯人使用的石灰砂漿強度已經(jīng)很高了，甚至比之后的羅馬人使用的砂漿

2、還要高。2300多年前（公元300多年前），巴比倫人和敘利亞人開始使用天然瀝青作為粘合劑來建造磚石建筑。距今2300年到1700年間（公元前300年到公元476年），古羅馬人用產(chǎn)于意大利維蘇威火山（Mt. Vesuvius)附近波特茲瓦利（Pozzuoli）的火山灰修建亞壁古道（Appian Way）、羅馬的浴池、斗獸場（Coliseum）和帕特農(nóng)神廟（Pantheon in Rome）以及法國南部的嘉德大橋的水管。他們使用石灰作為水泥基材料，通常是1份石灰加4份沙子或2份火山灰加1份石灰。為了提高水泥的性能，他們還在混合物中添加動物的脂肪、乳汁和血漿等作為外加劑。這些偉大的建筑，如帕特農(nóng)神廟

3、等依然聳立在羅馬街頭，每天數(shù)以萬計的游客來此頂禮膜拜。中國長城在建筑過程中也大量使用了水泥類材料，并在其中添加糯米漿等有機類外加劑以提高粘合強度和耐久性。在黑暗的中世紀，天然水泥類材料的質(zhì)量越來越差，煅燒石灰、火山灰的技術(shù)一度消失。這段時間的建筑也見不到使用水泥類材料的痕跡，直到14世紀才重新發(fā)現(xiàn)了水泥類材料的身影。1678年，著名的印刷專家約瑟夫 莫克森（Joseph Moxon）在他的一篇文章中第一次描述了“加熱的石灰中藏有一團火，加水后就能看到這團燃燒的火”。1779年，英國化學(xué)家布萊恩 希金斯（Bryan Higgins）取得了用于外墻抹灰的水硬水泥的專利，這是水泥和混凝土歷史上第一個

4、專利。第二年（1780年）他發(fā)表了“改進石灰質(zhì)水泥的合成工藝和應(yīng)用以及生石灰的制備的實驗與觀察”（Experiments and Observations Made With the View of Improving the Art of Composing and Applying Calcereous Cements and of Preparing Quicklime）一文，這是水泥與混凝土歷史上的第一篇專業(yè)論文。1779年，英國的約翰 斯米頓（John Smeaton）發(fā)現(xiàn)用煅燒過的石灰石生成的石灰遇水可以硬化（水硬石灰）。他用這種水硬石灰重建了位于英格蘭康沃爾的愛迪斯通燈塔。這個燈

5、塔歷史悠久但由于使用的建筑材料無法抵御海水的沖蝕，曾經(jīng)多次重建。此次，當(dāng)?shù)卣概杉s翰 米斯頓負責(zé)重建，但要求他要先找到一種不怕水的建筑材料。他的發(fā)明導(dǎo)致了現(xiàn)代波特蘭水泥的誕生。1796年，英國人詹姆斯 帕克（James Parker）獲得了一項有關(guān)天然水硬水泥的專利。他通過煅燒含有粘土的塊狀石灰石獲得了這種天然的水硬水泥。這種水泥被稱為帕克水泥（Parker's Cement）或羅馬水泥（Roman Cement)。之所以稱為天然水泥（natural cement），是因為這種水泥是由含有合適分量的粘土的天然石灰石燒制而成，沒有添加其他材料。1802年，法國也采用了類似的制作羅馬水泥

6、的工藝。1810年，埃德加 杜博斯（Edgar Dobbs） 獲得了一項關(guān)于水硬砂漿、灰泥和石膏的專利。不過由于煅燒工藝和設(shè)備存在缺陷，這些產(chǎn)品的質(zhì)量很差。1812-1813年，法國人路易斯 維卡 通過煅燒石灰石和粘土混合物，制出了人造水硬水泥。（因為是通過選擇石灰石和粘土進行混合，而不是使用天然含一定分量粘土的石灰石進行煅燒，因此稱為人造水泥。）1818年，莫里斯 萊杰（Maurice St. Leger） 獲得了一項有關(guān)水硬水泥的專利。美國開始生產(chǎn)天然水泥。所謂天然水泥，是所使用的石灰石中天然含有數(shù)量恰好合適的粘土，煅燒后獲得的水泥。這種水泥與英國人約翰 斯密頓發(fā)現(xiàn)的屬于同一類型。1820

7、-1821年，約翰 克爾和亞伯拉罕 錢伯斯獲得了更多有關(guān)水硬水泥的專利。1822年，英國的詹姆斯 弗羅斯特（James Frost）制備出了類似維卡的人工水硬石灰，被稱為不列顛水泥（British Cement）。1824年，英國人約瑟夫 阿斯普?。↗oseph Aspdin）獲得了波特蘭（Portland）水泥的專利。他通過在石灰窯里煅燒磨得很細的白堊（白土粉）和粘土，把其中的二氧化碳徹底去除。然后，將燒結(jié)的結(jié)塊研磨成細細的粉末，就獲得了這種水泥。他之所以將其稱為波特蘭水泥，是因為英國波特蘭這個地方以出產(chǎn)高質(zhì)量的建筑石材而聞名，他認為他的水泥具有與波特蘭石材一樣的優(yōu)良品質(zhì)。1828年，布魯內(nèi)

8、爾（I.K.Brunel）第一次在工程中使用了波特蘭水泥，他用波特蘭水泥填補了泰晤士隧道中的一個缺口。1836年，德國第一次系統(tǒng)地檢測了波特蘭水泥的抗壓和抗張強度。1843年，J.M. Mauder父子公司獲得生產(chǎn)波特蘭水泥的專利授權(quán)。1845年，艾薩克 約翰遜（Isaac Johnson）聲稱將波特蘭水泥的原材料燒到了熔渣溫度（clinkering temperature），獲得了水泥熟料。1849年，潘德克夫（Pettenkofer） 和 福克斯（Fuches）首次對波特蘭水泥進行了精確的化學(xué)分析。1862年，英國人布萊克 （Blake Stonebreaker） 把顎式粉碎機用于粉碎水泥

9、熟料。1867年，法國人約瑟夫 莫妮爾（Joseph Monier）用鐵絲增強了美國人威廉 萬德（William Wand）用水泥做的花瓶，從而產(chǎn)生了在水泥中使用增強鋼筋的想法。1871年，美國人大衛(wèi) 賽勒（David Saylor）獲得了美國第一個有關(guān)波特蘭水泥的專利。1880年，英國人格蘭德（J.Grand） 演示了使用水泥熟料最硬和密實度最大的部分的重要性。對水泥熟料的核心成分進行了化學(xué)分析。1886年，在英國第一個回轉(zhuǎn)窯投入使用，從此逐步取代了豎窯。1887年，法國人亨利（Henri Le Chatelie）把水泥的化學(xué)成分命名為Alite(tricalcium silicate)、B

10、elite(dicalcium siicate)、和Celite(telracalcium aluminoferrite)。他提出水泥硬化是由于水泥和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)的晶體逐步成型引起的。1889年，第一個鋼筋混凝土大橋美國加州舊金山的沃德湖大橋（Alvord Lake Bridge）建成。這座橋至今仍然存在。1890年，美國首次在水泥熟料研磨過程中加入石膏作為緩凝劑，豎窯被回轉(zhuǎn)窯取代，球磨機用于研磨熟料。1891年，第一條混凝土道路在美國俄亥俄州貝勒方丹（Bellefontaine）鋪設(shè)，這條道路至今還在使用。1893年，威廉 米歇爾（William Michaelis ）提出水泥硬化是由于水化硅酸鹽形成的凝膠逐步脫水硬化引起的。1900年，建立了水泥基本性能的檢測標準。1903年，第一幢混凝土高層建筑-英格爾斯大廈在美國俄亥俄州（Ohio）的辛辛那提（Cincinnati）建成，該建筑16層高，是當(dāng)時的一個工程奇跡。1908年，大發(fā)明家湯馬斯愛迪生（Thomas Edision）發(fā)明并在美國新澤西州的Union建造了廉價、溫馨的混凝土房屋，這些房屋至今還在使用。1929年，美國人萊納斯鮑林博士（Linus Pauling）為復(fù)雜硅酸鹽結(jié)構(gòu)建立了一套原則。1930年，首次在混凝土中使用引氣劑以提高混凝土抗凍融能力。1936年，第一座主要的混凝土大壩-胡佛