1200萬(wàn)年前,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(yè)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(jì)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(rèn)。有考古學(xué)家相信,這些偶然誕生的天然水泥,被后來(lái)出現(xiàn)的古人類(lèi)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(kāi)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(shí)期,中國(guó)人也開(kāi)始用水泥類(lèi)材料把竹子粘合起來(lái)造船。還在長(zhǎng)城的建設(shè)中使用水泥類(lèi)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(qiáng)度已經(jīng)很高了,甚至比之后的羅馬人使用的砂漿還要高。 2300多年前(公元300多年前),巴比倫人和敘利亞人開(kāi)始使用天然瀝青作為粘合劑來(lái)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(chǎng)(Coliseum)和帕特農(nóng)神廟(Pantheonin Rome)以及法國(guó)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(dòng)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)神廟等依然聳立在羅馬街頭,每天數(shù)以萬(wàn)計(jì)的游客來(lái)此頂禮膜拜。
中國(guó)長(zhǎng)城在建筑過(guò)程中也大量使用了水泥類(lèi)材料,并在其中添加糯米漿等有機(jī)類(lèi)外加劑以提高粘合強(qiáng)度和耐久性。 在黑暗的中世紀(jì),天然水泥類(lèi)材料的質(zhì)量越來(lái)越差,煅燒石灰、火山灰的技術(shù)一度消失。這段時(shí)間的建筑也見(jiàn)不到使用水泥類(lèi)材料的痕跡,直到14世紀(jì)才重新發(fā)現(xiàn)了水泥類(lèi)材料的身影。 1678年,著名的印刷專(zhuān)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(tuán)火,加水后就能看到這團(tuán)燃燒的火”。 1779年,英國(guó)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(zhuān)利,這是水泥和混凝土歷史上第一個(gè)專(zhuān)利。第二年(1780年)他發(fā)表了“改進(jìn)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(shí)驗(yàn)與觀察”(Experiment sand Observations Made With the View of Improving the Art of Composing and Applying Calcereous Cement sand of Preparing Quicklime)一文,這是水泥與混凝土歷史上的第一篇專(zhuān)業(yè)論文。 1779年,英國(guó)的約翰斯米頓(JohnSmeaton)發(fā)現(xiàn)用煅燒過(guò)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(ài)迪斯通燈塔。這個(gè)燈塔歷史悠久,但由于使用的建筑材料無(wú)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(fù)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(guó)人詹姆斯帕克(James Parker)獲得了一項(xiàng)有關(guān)天然水硬水泥的專(zhuān)利。他通過(guò)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(chēng)為帕克水泥(Parker's Cement)或羅馬水泥(Roman Cement)。之所以稱(chēng)為天然水泥(naturalcement),是因?yàn)檫@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(méi)有添加其他材料。 1802年,法國(guó)也采用了類(lèi)似的制作羅馬水泥的工藝。 1810年,埃德加杜博斯(Edgar Dobbs)獲得了一項(xiàng)關(guān)于水硬砂漿、灰泥和石膏的專(zhuān)利。不過(guò)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(guó)人路易斯維卡通過(guò)煅燒石灰石和粘土混合物,制出了人造水硬水泥。(因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)選擇石灰石和粘土進(jìn)行混合,而不是使用天然含一定分量粘土的石灰石進(jìn)行煅燒,因此稱(chēng)為人造水泥。) 1818年,莫里斯萊杰(Maurice St.Leger)獲得了一項(xiàng)有關(guān)水硬水泥的專(zhuān)利。美國(guó)開(kāi)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(guó)人約翰斯密頓發(fā)現(xiàn)的屬于同一類(lèi)型。 1820-1821年,約翰克爾和亞伯拉罕錢(qián)伯斯獲得了更多有關(guān)水硬水泥的專(zhuān)利。 1822年,英國(guó)的詹姆斯弗羅斯特(James Frost)制備出了類(lèi)似維卡的人工水硬石灰,被稱(chēng)為不列顛水泥(British Cement)。 1824年,英國(guó)人約瑟夫阿斯普?。↗oseph Aspdin)獲得了波特蘭(Portland)水泥的專(zhuān)利。他通過(guò)在石灰窯里煅燒磨得很細(xì)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(xì)細(xì)的粉末,就獲得了這種水泥。他之所以將其稱(chēng)為波特蘭水泥,是因?yàn)橛?guó)波特蘭這個(gè)地方以出產(chǎn)高質(zhì)量的建筑石材而聞名,他認(rèn)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)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(bǔ)了泰晤士隧道中的一個(gè)缺口。 1836年,德國(guó)第一次系統(tǒng)地檢測(cè)了波特蘭水泥的抗壓和抗張強(qiáng)度。
1843年,J.M.Mauder父子公司獲得生產(chǎn)波特蘭水泥的專(zhuān)利授權(quán)。 1845年,艾薩克約翰遜(Isaac Johnson)聲稱(chēng)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(duì)波特蘭水泥進(jìn)行了精確的化學(xué)分析。 1862年,英國(guó)人布萊克(Blake Stonebreaker)把顎式粉碎機(jī)用于粉碎水泥熟料。 1867年,法國(guó)人約瑟夫莫妮爾(Joseph Monier)用鐵絲增強(qiáng)了美國(guó)人威廉萬(wàn)德(William Wand)用水泥做的花瓶,從而產(chǎn)生了在水泥中使用增強(qiáng)鋼筋的想法。 1871年,美國(guó)人大衛(wèi)賽勒(David Saylor)獲得了美國(guó)第一個(gè)有關(guān)波特蘭水泥的專(zhuān)利。 1880年,英國(guó)人格蘭德(J.Grand)演示了使用水泥熟料最硬和密實(shí)度最大的部分的重要性。對(duì)水泥熟料的核心成分進(jìn)行了化學(xué)分析。 1886年,在英國(guó)第一個(gè)回轉(zhuǎn)窯投入使用,從此逐步取代了豎窯。 1887年,法國(guó)人亨利(HenriLeChatelie)把水泥的化學(xué)成分命名為Alite(tricalciumsilicate)、Belite (dicalciumsiicate)、和 Celite (telracalciumaluminoferrite)。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(gè)鋼筋混凝土大橋—美國(guó)加州舊金山的沃德湖大橋(AlvordLakeBridge)建成。這座橋至今仍然存在。
1890年,美國(guó)首次在水泥熟料研磨過(guò)程中加入石膏作為緩凝劑,豎窯被回轉(zhuǎn)窯取代,球磨機(jī)用于研磨熟料。 1891年,第一條混凝土道路在美國(guó)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(WilliamMichaelis)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)。 1903年,第一幢混凝土高層建筑---英格爾斯大廈在美國(guó)俄亥俄州(Ohio)的辛辛那提(Cincinnati)建成,該建筑16層高,是當(dāng)時(shí)的一個(gè)工程奇跡。
1908年,大發(fā)明家湯馬斯愛(ài)迪生(ThomasEdision)發(fā)明并在美國(guó)新澤西州的Union建造了廉價(jià)、溫馨的混凝土房屋,這些房屋至今還在使用。
1929年,美國(guó)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----胡佛大壩(Hoover Dam)和大庫(kù)里大壩(Grand Coulee Dam)建成,至今還在使用。
1967年,第一個(gè)混凝土穹頂體育場(chǎng)在美國(guó)伊利諾伊大學(xué)建成。
1970年,出現(xiàn)了纖維增強(qiáng)混凝土。
1980年,高效減水劑出現(xiàn)。 1985年,硅粉開(kāi)始作為一種火山灰質(zhì)摻合料在混凝土中使用。高強(qiáng)混凝土被用于西雅圖聯(lián)合廣場(chǎng)(the Union Plaza) 的建設(shè)。
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