碳酸钙最重要的用途是水泥原料。70%~80%的石灰岩与20%~30%的黏土、石英、氧化铁混合物混合,用球磨机彻底粉碎混合,经1 450℃高温煅烧之后,碳酸钙变为二氧化碳(CO2)与氧化钙(CaO),前述混合物烧结成块,再次彻底粉碎烧结块后,便得到水泥。水泥加水后静置一定时间后,钙离子与硅离子组成网状共价键结构,这就是水泥的硬化过程。为提高水泥硬化后的强度,可在加水搅拌时添加砂砾或细沙,最终获得硬度更高的混凝土。
水泥可以塑造成任何形状,凝固后如同岩石一般坚硬,是一种极为理想的建筑材料。其实,水泥这种划时代的产物大约在9 000年前的旧石器时代就已经问世,可见史前时代也不缺天才发明家。埃及金字塔上能看到水泥的身影,中国在5 000年前也开始使用水泥。但是,最擅长利用水泥的民族莫过于古罗马人。
据说,公元前753年在意大利半岛立国的古罗马人,突破重重险阻终于控制了地中海,并将古罗马文化发扬光大。无论是人种的体格还是所处的地理位置,古罗马人都不具有优势,但是他们在无数次战争中获胜,保护帝国屹立千年而不倒,真可谓世界历史中的奇迹。支撑起古罗马帝国的并非特殊之物,而是古罗马人在道路、水道、各种建筑物等社会基础设施建设方面的工程能力。
正如“条条大路通罗马”这句谚语所描述的,古罗马的交通极为发达,街道的总长约15万千米,几乎可以绕地球赤道四周。2 000年后的今天,我们依旧可以目睹古罗马时代的道路遗迹,甚至有部分古罗马道路成了今天的机动车道,其牢固程度令人咋舌。
一条标准的古罗马街道宽度至少为4米,容得下两辆马车相向而行,其两侧为3米宽的人行道。车道路基最大深度达2米,以三层碎石打底,最上面是厚重的石板并用水泥加固。古罗马人逢山开凿隧道、遇水架起桥梁,所有的路面均能通行大型投石机等军事设备。
多亏了这些发达的道路,古罗马时代的旅行者一天可以徒步行进25~30千米,而马车则可以行驶35~40千米。拥有了遍布全境的道路网,无论哪里发生战事,古罗马军团都能迅速奔赴战场。可以说,多亏了完美的道路,也多亏了坚硬的水泥,古罗马帝国依靠仅有30万人的军队就成功维系了广袤领土的国防。(www.xing528.com)
当然,包括斗兽场与大浴场在内的各种建筑群落,以及各地区向首都输送洁净水源的水道,古罗马的基础设施均大量使用了水泥。假如没有水泥,古罗马很难取得如此辉煌的成就。
古罗马斗兽场
我们今天的文明依旧建立在水泥与混凝土之上。不过需要注意的是,与铁的性质正好相反,混凝土虽然具有极强的抗压性,但是伸缩性很差,很容易发生龟裂。
大约在19世纪中叶,为了弥补混凝土的不足之处,采用钢筋构筑骨架再浇铸混凝土的新技术,也就是“钢筋混凝土”技术得以问世。这种技术不仅在特性上使得钢筋与混凝土实现了互补,在碱性混凝土的包覆下钢筋也可以避免遭受腐蚀,大幅提高了建筑物的寿命。今天都市中的大楼、桥梁等大多用钢筋混凝土构筑。可以说,人类受其恩惠之处不可胜数。
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