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化学世界奇观
1.4.12 建材奇葩

建材奇葩

在电子工业、建筑业乃至日常生活中,黏结剂的应用十分广泛,不胜枚举。所以我们可以毫不夸张地说——世界正在走向黏结组合时代。

18世纪中叶,英国的工业迅速崛起,海上交通也格外繁忙起来。1774年,工程师斯密顿奉命在英吉利海峡筑起一座灯塔,为过往船只导航引路。面对汹涌咆哮的海面,斯密顿难住了。按传统厅法。在水下用石灰砂浆砌砖。灰浆一见水就成稀汤。用石头沉入海中,又被海浪冲击得杳无踪影。经过无数次的实验。他用石灰石、黏土砂子和铁渣等经过煅烧、粉碎并与水调和,注入水中。这种混和料在水中不但没有被冲稀,反而越来越牢固。这样,他终于在英吉利海峡筑起第一个航标灯塔。

在斯密顿的成功启发下,英国建筑师亚斯普丁把黏土用石灰石混和加以煅烧后,磨成细粉.再用水进行调稀:制出了在地上干后不裂,在水中异常坚硬的材料。这种产品硬化后的颜色和强度同波特兰地方出产的石材相近,因而取名为“波特兰水泥”。亚斯普丁因此在1824年获得这项专利。“水泥”这个名称便由此沿用下来。

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水 泥

水泥具有水硬性,粉状水泥与水混合后,跟水发生作用,生成水泥浆,然后凝固硬化。为什么水泥在硬化过程中会逐步变得结实起来呢?在开始1小时内,水泥的颗粒被一层胶质所包裹着。这一层胶质由硅酸钙与水形成,这个过程叫做水合作片。正是由于胶层的连结,水泥颗粒才形成一个个较弱的键合网。水泥在4小时之后才能达到真正的硬化,这时就有大量的纤维从胶层中“生长”出来。它们最终生成极细且密的纤维,像豪猪或海胆的刺那样,从水泥的每一颗粒向外伸展。这些“刺”是水泥和水之间作用的产物,它是由内空的细管组成。随着纤维的变长,这些“刺”也逐渐连结在一起,从而增大了水泥的强度。

1861年,法国工程师克瓦涅接受了造拦水大坝的任务。这种跨度大还须经得起压力和冲击力的大坝,光用水泥不能胜任了。

克瓦涅一门心思要攻克这一难题。他密切地注视着周围的一切。一天,他夫人为他烹制了一条美味的鱼,他边吃边思考着拦水大坝的事情。他面对一条剔除鱼肉的鱼的骨骼发生了兴趣。突然一个奇妙的想法在头脑中闪过:能不能仿照动物体给水泥加骨头。于是他用钢筋按一定要求扎好,将水泥和砂石进行水拌和之后,灌入模板的钢筋四周并捣实。成功了,产品经过反复试验,证明是一种既耐重压又耐拉伸的经久耐用的优良建筑材料。克瓦涅把这种混合物风趣地称为“混凝土”。一座以混凝土为建筑材料的拦河大坝横卧在大河上,成为建筑史上的一座不朽丰碑。

“混凝土”的出现,可以说是建筑史上的一场革命。它使现代建筑摆脱了砖木石的基本结构模式。

20世纪20年代,美国政府为了炫耀实力,于1929年10月决定建造一座102层高的“帝国大厦”,富有科学预见的建筑师们大胆地采用了“混凝土”结构。1年零8个月之后,帝国大厦竣工。远远看去,俨然像一根电线杆子直插云霄。住在大厦周围的许多人担惊受怕:万一这摩天大楼被风吹倒,或者自身摇摆而折断怎么办?1945年7月28日早晨,住在大厦附近的人更是乱作一团。那时正值大雾天气,一架B—25型轰炸机迷失了方向,撞在大厦的第79层上,随着一声巨响,不少人以为大厦倒塌下来,争先恐后往外跑。然而,这次相撞的结果是:飞机碎了,大厦并没有倒,只是第79层的一道边梁和部分楼板被撞坏。钢筋水泥建筑物从此更是名声大震。

从此,各种建筑物的造型可以通过浇注方法完成,它的形态各异,不仅有“火柴盒式”、转顶式,而且还有扇贝式、抛物线形等等,街道两边的宾馆、商厦、写字楼等等高低错落,使各大都市展现出前所未有的雄姿。

通常采用的是厚度为3~5毫米厚的钢板。由于屏蔽范围大,消耗钢材多,造价昂贵。俄罗斯混凝土和钢筋混凝土科学研究所,近来发明了一种更廉价更适用的屏蔽材料——导电水泥。为了使水泥导电,他们在水泥中添加了煤焦。用这种水泥建造的楼房,楼房本身就是一个屏障,并且比金属屏障更加安全可靠。但是,这种导电水泥像金属一样,具有很高的反射系数。因此在室内,电磁波的能量仍然很高。

为了保护工作人员和仪器设备,必须安装专门的吸收材料,而这样造价又太高。为此,它们又发明了一种更理想的导电水泥,这种新型导电水泥既能很好地吸收电磁辐射,又具有很低的反射系数。它的研制成功可使电磁波的防护费用减少到原先的1%,成为建材系列中的奇葩。这种新型导电水泥不仅可以用来建造新型厂房,也可用作防护层涂层。另外,它还有其他各种用途。例如,导电水泥在通电流时会发热,这样的发热既安全又不会引起燃烧。因此可以用导电水泥建造热交换器、干燥室、不结冰的机场跑道、人行道和楼梯,以及建造带有暖墙和暖地的住房等。还设想把导电水泥加热器用在洗衣机、熨衣机、熨斗和其他加热器具中。它真不愧为是一种多才多艺的新型建筑材料,它的应用前景非常广泛。