混凝土的前世今生

丁燕

同學們，你們聽說過混凝土嗎？它是由水泥、石子、沙、水和其他材料按一定比例配置，均勻拌和，灌注在所需形狀的模板內，搗實，經凝結硬化而成的一種人工石材。倘若我說混凝土是人類歷史上最偉大的建筑材料，你們相信嗎？聽聽它的發展史，或許你們會對混凝土刮目相看。

遠古建筑的呼喚

公元前7000年，以色列人在建造加利利城時，發現將煅燒的生石灰與沙子混合，在空氣中硬化后，可以形成一種堅固的建筑材料。于是，他們用這種方式制造了建筑的地板。經過9000多年的風吹雨打，建筑主體結構早已坍塌殆盡，可古老的“混凝土”地板依然存在。

在距今4000多年的古埃及第三王朝時期，古埃及人建造了一個階梯金字塔。與我們熟悉的由巨石堆砌而成的胡夫金字塔不同，這座階梯金字塔雖然主體用石塊搭建，但是在石塊外層覆蓋了石灰，并在金字塔內部用石膏加固。于是，這座用復合材料建造的階梯金字塔雖然遠不如用巨石搭建的胡夫金字塔高大，但是有了原始“混凝土”的加持，其階梯狀結構外觀并未隨著時光流逝而發生太多改變。

災難中的經驗

公元79年，位于意大利南部的維蘇威火山爆發，炙熱的熔巖與遮天蔽日的火山灰毀滅了古羅馬的龐貝城。那些在災難中不幸遇難的人們被厚厚的火山灰覆蓋、包裹，火山灰中的大量礦物質結晶讓他們的遺骸最終形成了堅硬的人形“塑模”。

維蘇威火山雖然給古羅馬帶來了災難，但是也為當時的建筑發展帶來了寶貴的天然原料。古羅馬人用火山灰、石灰和海水混合制成了灰漿，再把灰漿和凝灰巖混合在一起，注入木質結構的模具中，從而產生了高效、速干的混凝土模塊。有了這種混凝土，建造高大的建筑變得更加容易。也正是依靠混凝土，古羅馬建筑藝術得到蓬勃發展——擁有巨大穹頂的萬神廟和遍布拱門的斗獸場至今依然屹立，成為城市歷史的紀念碑。

羅馬帝國覆滅后，因為技術的缺失和歐洲大陸戰亂頻發，煅燒石灰并使用火山灰加工混凝土的技術一度消失，城堡等純石制建筑開始大量出現。

混凝土技術的缺失不僅改變了西方建筑的結構，也間接影響了其藝術表現形式：新興的哥特式建筑把承重由混凝土墻壁轉移到石制柱子上，并利用拱形、飛扶壁等方式，讓建筑主體穩固的同時形成新的建筑藝術，而這也是我們今天在西方傳統建筑中多見拱頂、拱窗和石柱的原因之一。

從花盆到大廈

18世紀，英國土木工程師約翰·斯密頓進行了水泥、砂漿實驗，他發現水泥砂漿混凝土可用于水下建造燈塔的基礎。于是，1759年，他設計并建造了用花崗巖和混凝土構成的燈塔，即埃迪斯頓燈塔。聳立至今的燈塔是當時偉大的工程奇跡，也是現代意義上的混凝土第一次被投入使用。

1849年，鋼筋混凝土出現，但它的發明者——法國人約瑟夫·莫尼爾，既不是建筑業的科學家，也不是著名的工程師，而是一個和建筑不搭界的園藝師。他是怎么發明出鋼筋混凝土的呢？這還有一個有趣的故事呢！

有一次，莫尼爾摔碎了—個花盆。他發現，花盆的碎片雖然七零八落，可花盆里的泥土卻抱成—團，仍然維持原狀，比水泥做的花盆還結實。他仔細觀察，原來是植物的根系在泥土中蜿蜒盤繞、相互勾連，使松散的泥土抱成了堅實的一團。莫尼爾受到啟發，便仿照植物的根系制作新的花盆。他先用細小的鋼筋編成花盆的形狀，然后在鋼筋的里外兩面都涂抹上水泥砂漿。干燥后，花盆果然結實了。可別小看了這個鋼筋混凝土花盆，它的出現給鋼筋混凝土運用于建筑領域提供了靈感。

36年后，芝加哥國內保險公司大樓落成。這是世界上第一幢鋼筋混凝土結構建筑，也標志著現代混凝土發展進入了快車道。

讓混凝土“動起來”

進入20世紀，隨著高層建筑的增加和勞動力成本的上升，人們逐漸發現混凝土也沒有那么“萬能”了。大樓越蓋越高，也要求混凝土的強度越來越大。要想混凝土強度高、質量輕，就要少加水。可是加水少了，混凝土又攪拌不開，形成孔洞，嚴重影響建筑的安全。這可怎么辦呢？

針對這一問題，“減水劑”就應運而生了。在混凝土中加入“減水劑”，通過讓混凝土中的水泥顆粒帶上同種負電荷，使顆粒相互排斥脫離，從而增強了混凝土的流動性。這樣一來，混凝土就“變稀”了。

通過“減水劑”技術，混凝土可以像水一樣流動，也可以通過管道運輸，并通過泵送技術沿著管道傳遞到百米高空。至此，城市建設告別了讓工人用小桶運輸混凝土的時代。

可以流動的混凝土不僅為建筑施工提供了便利，也給“裝配式建筑”的發展提供了機遇。通過成批澆筑混凝土構件，再將它們像積木一樣拼接在一起，可以減少現場澆筑作業的時間，也極大限度地避免了資源的浪費。

從數千年前的古城到屹立不倒的金字塔，從火山灰中的經驗到制作一只花盆的嘗試，再到如今巍峨的城市“森林”和快捷、高效的“裝配式”住宅，混凝土是小砂石的凝聚，也是人類文明大智慧的結晶。