建築中必不可少的水泥，是怎麼被髮明出來的？過程既複雜又很神奇

在現代建築中 水泥是必不可少的原材料 所以水泥又被稱為當代建築的糧食 當水泥和砂石與水混合之後 就會形成非常牢固的混凝土結構 正是因為有了水泥的存在 建築行業才會取得如此快速的發展 纔能夠推動人類社會和文明的不斷進步 不過現代水泥的發明和使用並不是一蹴而就 也是經歷過多次改進和變遷之後 纔有了今天的水泥 古時候的建築中常使用的材料並不是水泥 而是澆泥材料 比如古埃及人使用的是斷燒石膏 古希臘人使用的是石灰 羅馬人使用的是石灰與水溶解 再混合砂子製作而成的砂漿 雖然那時候沒有水泥這一說 但是很多建築物的牢固性都相當強悍 直到今日仍然有一些羅馬建築物得以完美保留 當然 中國在這方面也沒有落後很多 我們採用的是石灰、黃泥漿、糯米砂漿等原料製作而成的凝膠材料 在這些原料的共同作用下 中國長城順利誕生 到了南北朝時期 中國人就發明瞭石灰、黏土和細砂組成的三合土 凝固後的強度和防水性能都大大提升 儘管當時採用的材料已經具備一定的強度和防水性 但是人類的探索並沒有就此停止 到了1756年 人類正式開啟現代水泥的研究之路 最早期的水泥製作所採用的材料主要是火山灰、石灰加上水 後來英國約瑟夫·阿普斯丁經過一系列的研究之後 發現如果想得到粘合性更強的物質 可以選擇礦渣、黏土和石灰作為原材料 將這些材料按照一定比例混合、斷燒 之後再加上水就能夠硬化 這就形成了水泥 碳酸鹽水泥作為常見水泥 主要組成成分包括細砂跟黏土和石灰石 碳酸鈣是由石灰石提供 歸由黏土和細砂提供 為了得到石灰石必須要採用爆破手段開採 然後再進入破碎機破碎 之後將黏土砂石和石灰石按照比例進行混合一起 研磨之後高溫斷燒 溫度需達到1500攝氏度 這個過程是水泥形成的關鍵步驟 在斷燒過程中 水泥內部會發生化學變化 最終得到硅酸二鈣和硅酸三鈣 當水泥跟水混合之後 二鈣和三鈣與水反應形成水化硅酸鈣以及氫氧化鈉 所以水泥跟水混合之後才會變硬 而氫鍵和分子之間的強大作用力 就像細針一樣 彼此聯繫在一起 讓水化硅酸鈣和氫氧化鈉緊密結合 這才形成了高強度的固化材料 在此基礎上 專業人員還會加入其他物質 以提升水泥的硬度 比如大多數有建造要求的人會加入石頭 製成混凝土 這就是進一步提升了建築物的牢固性 如今隨著人類需求的不斷提升 水泥已經成為一種非常專業的學科 不同的應用場合需要不同功能的水泥 有些水泥抗酸性突出 有些水泥可抗海水侵蝕 還有一些水泥可耐高溫 或者可以完成水下澆築工作 在不同領域展現出了不一樣的作用 通過水泥的蛻變和升級 我們看到的除了人類的進步之外 還有人類的智慧