水泥是土木建筑中至关重要的胶凝材料,以粉末状存在。加水搅拌后形成浆体,在空气中硬化,能够坚固地将沙子、石头等材料胶结在一起。有了水泥,人们才能够建造如此众多的摩天大楼。

在1756年,英国工程师斯米顿在研究石灰在水中硬化特性时,发现硬度较高的石灰通常需要含有黏土的石灰石进行烧制,最理想的成分是水硬性石灰和火山灰的配合。到了1796年,英国人帕克用泥灰岩烧制出了世界上第一种水泥,被称为罗马水泥,因为它采用了天然泥灰岩作为原料,没有添加任何剂,也被称为天然水泥,具有良好的水硬性和快凝型特点。然而,水泥的发明只有短短两百多年的历史,而中国文明却延续了数千年。古代在没有钢筋水泥的情况下,人们又是如何修建万里长城的呢?

在古代,普通人家使用的是最简单的泥砖,因为他们的经济能力有限,买不起昂贵的建筑材料。他们通过木格字的方式,搅拌水泥、沙子和稻草,然后倒入木格子,利用木板修整平坦,过了两天就形成了一块泥砖。相比之下,外国人受到火山灰的启发,而中国粘合剂通常采用石灰。商周时期,石灰材料在中国已经出土,而《左传》曾经提到过一种叫做蜃灰的东西,这种东西是用蛤壳贝类烧制而成。然而,能够享受这种石灰待遇的只有皇宫,周朝就是使用蜃灰铸造皇宫。到了秦始皇时期,他们联合过去六国修建了城墙,打造自己的长城时,采用了另一种材料。长城的石砖非常大,所需的粘合剂强度也要非常高,秦人选择了一种食材:糯米。秦人将糯米参杂进石灰砂浆,这种复合材料极大地增加了两块石头之间的紧密度,这就是长城能够持续数千年的原因。然而,这也付出了巨大的代价。当时很多人都吃不起饭,就连修筑长城的工人们都填不饱肚子。秦王朝的奢侈做法引起了百姓的反抗,导致秦朝短命而灭亡。

汉朝看到前人的下场,决定不再使用糯米去修建皇宫,因为这样做肯定也会引起民愤。他们采用了更为廉价的新石灰材料——三合土,即石灰、黏土、沙子。将这三者黏合在一起,形成了古代的“混凝土”。虽然不及糯米灰浆的坚固,但其性价比很高。从帝王到普通人家,都接受并使用了这种材料。


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