丁燕

同學(xué)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(nèi)，搗實(shí)，經(jīng)凝結(jié)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(fā)展史，或許你們會(huì)對(duì)混凝土刮目相看。

遠(yuǎn)古建筑的呼喚

公元前7000年，以色列人在建造加利利城時(shí)，發(fā)現(xiàn)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(jiān)固的建筑材料。于是，他們用這種方式制造了建筑的地板。經(jīng)過9000多年的風(fēng)吹雨打，建筑主體結(jié)構(gòu)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(shí)期，古埃及人建造了一個(gè)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(nèi)部用石膏加固。于是，這座用復(fù)合材料建造的階梯金字塔雖然遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)外觀并未隨著時(shí)光流逝而發(fā)生太多改變。

災(zāi)難中的經(jīng)驗(yàn)

公元79年，位于意大利南部的維蘇威火山爆發(fā)，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(zāi)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(zhì)結(jié)晶讓他們的遺骸最終形成了堅(jiān)硬的人形“塑模”。

維蘇威火山雖然給古羅馬帶來了災(zāi)難，但是也為當(dāng)時(shí)的建筑發(fā)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?guī)r混合在一起，注入木質(zhì)結(jié)構(gòu)的模具中，從而產(chǎn)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(shù)得到蓬勃發(fā)展——擁有巨大穹頂?shù)娜f神廟和遍布拱門的斗獸場(chǎng)至今依然屹立，成為城市歷史的紀(jì)念碑。

羅馬帝國覆滅后，因?yàn)榧夹g(shù)的缺失和歐洲大陸戰(zhàn)亂頻發(fā)，煅燒石灰并使用火山灰加工混凝土的技術(shù)一度消失，城堡等純石制建筑開始大量出現(xiàn)。

混凝土技術(shù)的缺失不僅改變了西方建筑的結(jié)構(gòu)，也間接影響了其藝術(shù)表現(xiàn)形式：新興的哥特式建筑把承重由混凝土墻壁轉(zhuǎn)移到石制柱子上，并利用拱形、飛扶壁等方式，讓建筑主體穩(wěn)固的同時(shí)形成新的建筑藝術(shù)，而這也是我們今天在西方傳統(tǒng)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(jì)，英國土木工程師約翰·斯密頓進(jìn)行了水泥、砂漿實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)水泥砂漿混凝土可用于水下建造燈塔的基礎(chǔ)。于是，1759年，他設(shè)計(jì)并建造了用花崗巖和混凝土構(gòu)成的燈塔，即埃迪斯頓燈塔。聳立至今的燈塔是當(dāng)時(shí)偉大的工程奇跡，也是現(xiàn)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(xiàn)，但它的發(fā)明者——法國人約瑟夫·莫尼爾，既不是建筑業(yè)的科學(xué)家，也不是著名的工程師，而是一個(gè)和建筑不搭界的園藝師。他是怎么發(fā)明出鋼筋混凝土的呢？這還有一個(gè)有趣的故事呢！

有一次，莫尼爾摔碎了—個(gè)花盆。他發(fā)現(xiàn)，花盆的碎片雖然七零八落，可花盆里的泥土卻抱成—團(tuán)，仍然維持原狀，比水泥做的花盆還結(jié)實(shí)。他仔細(xì)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(jiān)實(shí)的一團(tuán)。莫尼爾受到啟發(fā)，便仿照植物的根系制作新的花盆。他先用細(xì)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(jié)實(shí)了?？蓜e小看了這個(gè)鋼筋混凝土花盆，它的出現(xiàn)給鋼筋混凝土運(yùn)用于建筑領(lǐng)域提供了靈感。

36年后，芝加哥國內(nèi)保險(xiǎn)公司大樓落成。這是世界上第一幢鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑，也標(biāo)志著現(xiàn)代混凝土發(fā)展進(jìn)入了快車道。

讓混凝土“動(dòng)起來”

進(jìn)入20世紀(jì)，隨著高層建筑的增加和勞動(dòng)力成本的上升，人們逐漸發(fā)現(xiàn)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(qiáng)度越來越大。要想混凝土強(qiáng)度高、質(zhì)量輕，就要少加水。可是加水少了，混凝土又?jǐn)嚢璨婚_，形成孔洞，嚴(yán)重影響建筑的安全。這可怎么辦呢？

針對(duì)這一問題，“減水劑”就應(yīng)運(yùn)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(fù)電荷，使顆粒相互排斥脫離，從而增強(qiáng)了混凝土的流動(dòng)性。這樣一來，混凝土就“變稀”了。

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

可以流動(dòng)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(fā)展提供了機(jī)遇。通過成批澆筑混凝土構(gòu)件，再將它們像積木一樣拼接在一起，可以減少現(xiàn)場(chǎng)澆筑作業(yè)的時(shí)間，也極大限度地避免了資源的浪費(fèi)。

從數(shù)千年前的古城到屹立不倒的金字塔，從火山灰中的經(jīng)驗(yàn)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(jié)晶。