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迷人的材料
1.4.3 园艺家发明钢筋混凝土

园艺家发明钢筋混凝土

巴黎园艺家莫尼耶(Joseph Monier)喜欢自己制作花盆。1867年时,花盆都是陶瓦做的,非常脆弱易碎,而且造价昂贵,尤其不适合栽种在温室成长迅速的热带植物。混凝土似乎是更好的选择。它比陶土更容易制作大型花盆,又因为不需要放入窑中烧制,所以也便宜得多。但混凝土的韧度还是不够,因此莫尼耶制作的混凝土花盆还是跟陶瓦花盆一样容易龟裂。

莫尼耶想到一个方法,就是在混凝土里放入钢圈。他不可能知道水泥和钢材的键结极强,因为钢很可能就像放进醋里的油,完全不跟混凝土混合。结果不然,混凝土里的硅酸钙原纤维不仅会吸附石头,也会吸附金属。

混凝土基本上是拟石材,以石头制成,外观、成分和性质也近似石头。但钢筋混凝土就不同了。它跟所有天然材料都不一样。混凝土得到钢筋的加强后,就算受到弯曲应力,也会由混凝土内的钢筋吸收,不会产生大裂缝。钢筋和混凝土合二为一,把原本用途有限的混凝土变成世界上用途最广的建材。

还有一件事莫尼耶当时也不晓得,不过却是强化混凝土的制胜关键。材料不是静态的,会因环境而变化,尤其受温度影响更大。大多数材料都会热胀冷缩,建筑、道路到桥梁,无不因日夜温差而胀缩,仿佛它们会呼吸一样。道路和桥梁的裂隙多半源自于此,如果设计时不将此纳入考量,累积的压力可能会让结构崩塌。任何工程师在推测莫尼耶的尝试结果时,都会认为水泥和钢差异太大,胀缩幅度非常不同,应该会导致结构解体,而且这样的花盆摆在冬冷夏热的花园里应该会碎裂。或许正是因为如此,才会没有工程师愿意尝试,反倒让园艺家来做了。

不过说来巧合,钢和混凝土的膨胀系数几乎完全相同,也就是两者的胀缩率几乎相等。这是个小小的奇迹,而莫尼耶不是唯一的发现者。一位名叫威尔金森(William Wilkinson)的英国人,也凑巧发现了这个神奇组合。钢筋混凝土的时代从此到来。

只要造访全球许多发展中国家,就会发现数以百万计的穷人住在用泥巴、木材或金属波浪板搭成的棚屋里。这些房子禁不起风吹雨打,而且日晒时非常炎热,下雨又会漏水或坍塌,时常遭暴风吹垮、洪水冲走,或被警察或当权者的推土机铲平。想建造一个能抵挡强风暴雨和权势者的家,建材不只要坚固,还得防火、防风和防水,更要便宜到人人都盖得起。