混凝土大概是除水之外使用最为广泛的材料,但实际上公众对它的了解却又是如此的狭隘。
“人们常常把20世纪称为原子世纪、空间世纪、计算机世纪,还有一种观点认为21世纪是混凝土的世纪,因为它的确是一种奇妙的材料。”-Hendrik van Oss,一位水泥专家在美国地质调查上如是说。
现实如今,世界上每年生产的混凝土的量按人均分能达到每人一吨多。尽管如此,混凝土在这个工业化的世界上依然被忽略不计,但是这种忽略却导致了工业的低速发展。
如今,迫于环保和企业改革的压力,新一代的混凝土已经诞生了。这种高技术含量的Willy Wonka型混凝土与以往的混凝土产品相比,具有强度更大,质量更轻,更加环保的特点。这种混凝土总体说来高强度且耐磨。但是却有着局限性。如同拐杖可以支撑人体的重量,同时也能够被人的膝盖敲碎一样,混凝土在紧压的状态下能够发挥其高强度的作用,但如果压力过大,同样会崩塌。在许多半成品的建筑物中,我们常常可以看到混入混凝土的突出的钢筋。这些钢筋的作用是增加混凝土的强度的,但同时也增加了混凝土回收的难度,而混凝土的坍塌回收却是一件不可避免的事情。由压力而导致的裂缝随着时间的推移不断的变大,水的压力会增大混凝土的缝隙并且会腐蚀嵌入其中的钢筋。
混凝土:“环境恶化之源”
Van Oss.先生说:“当混凝土承受过大压力的时候,它的工作性能会差强人意。”混凝土往往被人们认为是导致环境恶化的一个污染源。众所周知,混凝土中最主要的原料水泥是通过石灰石和黏土在超过2500 F的高温下烧成的。而这其间由于发生的化学反应以及燃料燃烧所产生的二氧化碳的量,已经占到世界上二氧化碳排放总量的7~10%。
Michigan大学土木及环境工程系教授Victor Li说:“当我们反复强调要充分利用这些不可再生资源时,我们排放了更多的二氧化碳。”Li教授的研究主要是合成纤维在混凝土中的应用,此举使得混凝土韧性、耐久性更好。
当然,各国专家学者一直在从事相关研究来减少废气的排放。在这里,澳大利亚的TecEco公司做出了突破性的进展。他们在水泥中添加镁元素,从而形成的多孔混凝土具有吸收空气中二氧化碳的独特功能。
绿色混凝土:环境保护者?
TecEco公司经理John Harrison说:“地球从诞生至今已经经历了多次的全球性的升温,这促成了碳元素转化成煤炭、石油和碳酸盐矿物。现在,人类有能力让这一切再重复,我们能够用自己的方法来“固定”碳,“排除”碳,从而保护环境。
来自纽约州立大学的材料科学家Deborah Chung则通过碳纤维增强混凝土研究来找到保护环境的方法。她在研究中发现,只要给混凝土施以一个小的电流,混凝土就会发生小的变形。从而,利用这种原理我们可以实时侦测房屋内的任何空间,根据屋内的人数来控制光强度、通风以及制冷,到达节约能源的效果。
专家们都相信这些新型混凝土终有一天会被广泛应用,但是这一天究竟要等多久谁也说不准。混凝土公司对于环境问题非常关注,它们非常期望讲这些新的技术应用于产品当中。但是,建筑工业对于此却反应迟钝。哥伦比亚大学土木系教授Christian Meyer说:“对于可靠性未经充分证实的新材料,政府及建筑部门的态度都是非常谨慎的。”
Van Oss说:“未来几十年中,建筑的一些标准将会改变,将会有利于材料的创新。但是当混凝土强度变得越来越高、耐久性越来越好的时候,它的价格也会更贵。那么从经济角度出发,到时候建设者和公众就会阿是就不能不考虑经济因素而一味去追求某些高性能了。
混凝土建起来的罗马帝国
当混凝土在罗马开始应用的时候,罗马已经呈现出了很多现代文明,其中包括人口普查,以及税收等等。早在公元前6500年叙利亚人就开始使用混凝土了,之后在埃及和古希腊传播开来。但却是罗马人首先精确的确定了混凝土各组分比例。甚至concrete这个词也是源于拉丁词concretus,意思是说“变得混合起来”。当时,混凝土被用于每天的建设当中,如罗马的工业精华--连接罗马和东方的亚壁古道、角斗场、万神殿以及排水道--这些建筑中水泥都担当了非常重要的提高强度的角色。石灰和水泥混合在一起,不仅使建筑物的强度提高了一个档次,而且象诸如桥墩之类的建造在海水中依然能够保持其强度。随着欧洲中世纪的结束,罗马人的混凝土神话也没落了,但是罗马人的建筑依然是建筑史上的丰碑,依然是建筑业独创性的遗产,依然是对那些以次充好的建造商的鞭笞。