無論待在家裏還是外出,我們都處在混凝土建築包圍中。我們的住宅、橋梁、學校、商店和辦公大樓都是用混凝土建造的。
混凝土是水泥、卵石、沙子加水拌和成的。水泥是由石灰石和黏土按一定比例配合經過煆燒,摻入適量石膏等後研成粉末,是一種矽酸鹽黏合劑。
人類很早就使用煆燒的材料用於建築材料。我國很早就使用煆燒石灰石得到的石灰——氧化鈣作為建築材料。
石灰又稱生石灰,加水就變成黏稠的熟石灰——氫氧化鈣。摻進沙子就成為灰漿。灰漿在空氣中吸進二氧化碳氣體,重又變成石灰石中的主要成分碳酸鈣,把沙子、磚石凝結在一起成塊。
明朝宋應星(1587-?)編著的《天工開物》中記述著:“……灰一分,入河沙、黃土二分,用糯米粳、羊桃藤汁和勻,輕築堅固,永不隳壞,名曰三和土。”“糯米粳”應是糯米粥漿;“羊桃藤”即獼猴桃,含有膠汁;“隳壞”即毀壞。
2000多年前,羅馬人用摻有火山灰或磚粉的石灰砂漿建築水道溝渠,這被稱為火山水泥。
1756年,英國普利茅斯港口的一個燈塔失火,政府命令技師史密頓重建新燈塔。史密頓先集中焙燒石灰岩以取得石灰。可是送來的卻是黑色的石灰岩。那時人們認為隻有白色的石灰岩才能製成優質石灰。雖經多次催促,始終沒有送來白色的石灰岩。這樣他隻好用這種黑色的石灰岩燒製石灰。結果在使用後發現利用這種黑色石灰岩燒製成的石灰用於建築,質量很好。史密頓吃驚地分析了原因,原來這種黑色石灰岩中含有黏土。
於是他在含黏土少的石灰岩中加進黏土進行煆燒實驗,終於弄清含黏土量6%—20%的石灰岩是燒製建築用石灰的最佳原料,這就創造了今天的水泥。
史密頓成功的消息不久就傳遍歐洲各國。法國土木工程師維卡對此進行了研究,1813年,他發現石灰岩和黏土按3:1混合煆燒成的水泥性能最好,並將燒製成的水泥經過研磨。
1824年,英國一位磚瓦匠J.阿斯皮丁獲得一種人造石的申請專利,就是將石灰石混和黏土研磨後煆燒,產物再經研磨,然後拌和水製成人造石。他將這種水泥稱為波特蘭水泥。波特蘭是英國英格蘭南部瀕臨英吉利海峽的一個港口城市。他並不是在這裏建廠生產水泥,而是因為這裏盛產一種石頭,他把所製成的水泥用於建築比作波特蘭的石頭。
後來,他在威克菲爾德建立水泥廠。但當時他並沒有認識到高溫煆燒是製造優良水泥的重要條件。他的兒子W.阿斯皮丁在1848年建造了第一座燒製水泥的窯。不過,這隻是一種豎窯。不久,即在1873年,英國南索姆創造了同轉窯。它是一個旋轉的圓筒,是傾斜的。在窯的上端有喂料口,喂入的料在煆燒過程中不斷向窯頭移動。煤粉或氣體燃料從窯頭吹入,燃燒產生的煙道氣經除塵室由煙囪放出,煆燒的成品進人冷卻筒後進行磨碎。