水泥的發(fā)明歷史上沒有明確的說法,考古學者發(fā)現(xiàn),在五千年前,中國古人就有用類似的方法進行加固建筑。
這就如同中國古代的蹴鞠存在,表明中國人是世界上第一個玩足球的,但真正的現(xiàn)代足球是英國人發(fā)明的。水泥的發(fā)明應該有異曲同工之意。
但有兩個事實大家都承認:中國人把水泥的生產(chǎn)發(fā)展到了一個極致,二是水泥的生產(chǎn)污染非常嚴重,國人深受其害。
傳說中水泥的發(fā)明是一個意外:一座用石灰跟粘土建造的燈塔發(fā)生火災,重建時不想用更多的材料,就用一些火燒過的墻體,破碎后繼續(xù)建造,結果就發(fā)現(xiàn)強度跟耐久性,經(jīng)海水沖刷不容易剝落,居然比新材料的還好。。
水泥的歷史可追溯到古羅馬人在建筑工程中使用的石灰和火山灰的混合物 。1796年英國人j.帕克用泥灰?guī)r燒制一種棕色水泥,稱羅馬水泥或天然水泥。
1824年英國人阿斯普丁(joseph aspdin)用石灰石和粘土燒制成水泥,硬化后的顏色與英格蘭島上波特蘭地方用于建筑的石頭相似,被命名為波特蘭水泥,并取得了專利權。
水泥這個詞的意思是粘合劑。所以骨膠和漿粘也可以說和水泥是同一類物質(zhì)。但今天我們所說的水泥,只指硅酸鹽水泥。
硅酸鹽水泥雖是在19世紀發(fā)明的,但早在1700年前的古代,羅馬人在建造磚房時,就對如何使磚和磚相粘合進行熱心的研究。
羅馬人首先使用石灰做磚的粘合劑。普通的石灰叫做生石灰,加水則變成粘粘的熟石灰,摻進砂子則是灰漿?;覞{在空氣中吸進二氧化碳,變成碳酸鈣而逐漸凝固。所以,可以利用灰漿做為磚的粘合劑。
然而,羅馬人又進一步用石灰、石膏和火山灰混合焙燒而發(fā)明了更優(yōu)質(zhì)的粘合劑。這與今天所使用的水泥在性質(zhì)上及其相似,羅馬人還把這種粘合劑當作鋼筋水泥那樣使用。
在羅馬的建筑中,多是采用石、磚分兩層砌墻,中間加進這種“水泥”,使其凝固的建筑方法。 由于羅馬人發(fā)明了這種優(yōu)秀的“水泥”,所以后來在歐洲一直使用這種羅馬式“水泥”。
但到了18世紀,由于發(fā)明了蒸汽機和紡織機而發(fā)生了產(chǎn)業(yè)革命。為了運輸大量的產(chǎn)品,十分需要優(yōu)質(zhì)水泥,羅馬式“水泥”就不敷使用了。
正因為“需要是發(fā)明之母”,新的發(fā)明才能繼續(xù)出現(xiàn)。 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。史密頓首先集中石灰?guī)r焙燒水泥。
可是送來的卻是又帶黑色,又質(zhì)劣的石灰?guī)r。那時,認為只有白質(zhì)的石灰才能制出優(yōu)等水泥,史密頓只好改變主意,用這種黑色石灰?guī)r來燒制水泥。
可是一看生產(chǎn)出來的水泥,遠比用純白的石灰?guī)r燒制出來的水泥好得多。史密頓吃驚地對其原因進行了分析,原來,這種黑色石灰?guī)r里含有粘土。 “大概就是因為有粘土才使水泥變得更好吧!” 于是他在含粘土少的石灰?guī)r中加進粘土進行焙燒實驗,終于弄清含粘土量6~20%的石灰?guī)r是焙燒水泥的最佳原料。
這樣,史密頓用這種黑色石灰?guī)r燒制成的水泥建成了壯觀的燈塔。 史密頓成功的消息不久就傳遍歐洲各國。法國的土木技師們也象英國一樣急需堅固的水泥,他們馬上按史密頓的研究進行試驗。但弄不到含粘土的黑色石灰央,也只好采用石灰?guī)r里加粘土的辦法。
法國的土木技師畢加也熱心地進行了研究。 1813年,他終于發(fā)現(xiàn)了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好。
1824年,英國的約瑟夫·阿斯普丁在畢加研究的基礎上,把三成石灰?guī)r與一成粘土的混合物在爐里燒制成粉末,制成了水泥。他把這種水泥命名為“硅酸鹽水泥”。阿斯普丁的兒子威廉·阿斯普丁繼承父志,繼續(xù)研究水泥的制造法。
一般都認為硅酸鹽水泥是阿普斯丁父子發(fā)明的。實際上他們是利用畢加的研究成果制成的。 這時,在法國又發(fā)明了一種新的水泥。
1907年,比埃利用鋁礦石的鐵礬土代替粘土,混合石灰?guī)r燒制成了水泥。由于這種水泥含有大量的氧化鋁,所以叫做“礬土水泥”。
硅酸鹽水泥怕海水,不宜用于建造燈塔、港口和碼頭,而這種礬土水泥卻有怕海水的特長。 這樣,以英法兩國的研究競賽為中心,在歐洲大量生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的水泥,不久傳入美國和日本。
日本最早建造水泥廠是1871年,比法國的比埃發(fā)明礬土水泥還早30年。 那時在英國,燒制水泥的焙燒爐還不夠完善。在日本建成水泥廠6年后,1877年,英國的克蘭普頓發(fā)明了回轉(zhuǎn)爐,并于1885年經(jīng)蘭薩姆改革成更好的回轉(zhuǎn)爐。
日本大量使用水泥是從1887年開始的,1893年,遠藤秀行和內(nèi)海三貞二人發(fā)明了不怕海水的硅酸鹽水泥,并取得專利權,這比法國的比埃爾發(fā)明的不怕海水的礬土水泥還要早。
后來,隨著道路、橋梁和近代建筑的發(fā)展對水泥的需求越來越大,日本的水泥工業(yè)也以超越歐美的速度蓬勃發(fā)展起來。 由于日本早在法國的比埃發(fā)明礬土水泥之前已經(jīng)生產(chǎn)了水泥,所以直到今日,在日本仍然以制造硅酸鹽水泥為主。 近年來,已用生產(chǎn)陶瓷器的白色粘土來代替黑色粘土做原料生產(chǎn)白色水泥。
背景新聞:
中國水泥產(chǎn)量世界第一 三年用量超美國一世紀
中國在3年時間內(nèi)用掉的水泥超過美國在整個20世紀的全部用量,美國在這個世紀的水泥消費總量大約有44億噸,而中國在2011、2012、2013這三年就消費了大約64億噸水泥。
美國媒體對此感到震驚,因為20世紀對于美國來說其實是大擴張時期,美國在這個世紀建造了幾乎所有的公路和橋梁、州際系統(tǒng)以及世界上很多最高的摩天大樓。且就地理面積而言,中國和美國大體相當。
中國真的會用如此多的水泥嗎?中國水泥協(xié)會相關負責人25日在接受《環(huán)球時報》記者采訪時證實了這組數(shù)據(jù)的準確性,該負責人稱,中國是發(fā)展中國家,人口眾多,為了改善住房的建筑體系、發(fā)展公路、鐵路、橋梁、電信等基礎設施建設使用大量水泥合理正常,無可厚非。
美國《華盛頓郵報》分析稱,首先,中國現(xiàn)在城市化的速度,比美國在20世紀的城市化快得多。中國每年有超過2000萬人進入城市,比生活在紐約、洛杉磯和芝加哥三座城市市中心的人口總和還多。第二,盡管中國今天的人口僅相當于美國人口的4倍,但卻是20世紀初美國人口的15倍。第三,建筑材料在20世紀也經(jīng)歷了變化。在20世紀中期,美國的建筑基本依靠使用鋼筋和水泥,但后來美國更多的房子是用木料來建造的,而中國由于相對缺少木料,在中國仍然需要大量水泥來建造房屋。
美國輿論對中國水泥的關注并非《華盛頓郵報》一家,去年年底比爾·蓋茨也曾在博客中對中美水泥消耗量進行對比。
近些年來,中國水泥產(chǎn)量名列世界第一。中國水泥協(xié)會這位負責人表示,2011年至2013年是中國水泥使用的高峰期,水泥工業(yè)產(chǎn)值約占gdp的20%。然而,達到一定基數(shù)后必然出現(xiàn)下降趨勢,現(xiàn)在已明顯放緩,去年中國水泥工業(yè)產(chǎn)值不足gdp的2%。