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迷人的混凝土
混凝土永远不会干,因为水是混凝土的一部分
当记者第一次听说,“混凝土永远不会干,因为水是混凝土的一部分”,内心的惊讶大约和各位亲爱的读者读到这句话时感受差不多——这是不久前与相关“技术人士”的一次交谈中得知的秘密:混凝土凝固时会和水作用,引发连锁化学反应,在混凝土内部形成复杂的微结构。虽然里头锁住了许多水分,但混凝土的外表看起来不仅干燥,还能防水。
现今的许多建筑都离不开混凝土这种常见又复杂的材料:机场、大桥、高铁、高速、摩天大楼和我们每天都在使用的城市道路……随着科技不断进步,混凝土已不再是冰冷、笨重的材料,而是和温暖、气氛、新锐、设计、环保、未来紧密相连。
是的,您并没有看错,和记者交谈的技术人员是嵩明县最大的混凝土生产商尹纪伟,他确实是这样形容混凝土的。一起来听他讲述自己和这种迷人建材之间发生的各色故事。
新嵩昆路一标段正在用混凝土铺装
为牛栏江镇荒田村修路
牛栏江镇荒田村离昆明90多公里,村民们生活在平均海拔2200米的马鞍山上,是嵩明县比较偏远的贫困村。村内道路大部分没有固化,每逢雨季便泥泞不堪……从2017年9月起,尹纪伟所在企业云南固明混凝土有限公司决定,由自家企业出材料和工程人员,帮助村民把村路修好,“想要帮助村民解决道路问题,而且我们就是生产混凝土的企业,做这件事并没有什么技术上的困难。”
具体负责策划该工程项目的工作人员普卫清向记者介绍,要修缮村路总长11.8公里,包括从荒田村委会到上荒田村2.7公里、从荒田村委会到茅草田村的4.5公里,以及茅草田村到下荒田村4.6公里。“原来的土路有3米宽,在这个基础上先把路基扩宽到4.5米~5米,再铺成水泥路。预算是60万元/公里,总价约700万元左右,因为原材料混凝土是自家产的,这个预算总价比市场价还更低一点。”
尹纪伟对荒田村的交通状况早有观察,并且认为修路是解决村庄贫困必然要做的一件事,“我们企业也经常组织一些物品到荒田村看望村民。”2014年6月在牛栏江镇海潮村办厂的尹纪伟说,企业得到了当地政府的大力支持,“2016年纳税380万元,政府还有所奖励,对我们帮助很大。我们也想要为当地做点事。”
2015年,在牛栏江镇党委、镇政府的帮助下,企业成立了非公党支部,党支部有6名党员。而帮助荒田村修路也是尹纪伟所在党支部的一项重要活动。目前,村路已动工,先由村委会挖路基,模板也已进场。预计第一期工程会在今年结束,到明年再修4.5公里,2019年把荒田村几段重要的村路全部修好。
嘉丽泽别墅
混凝土与我们的城市
尹纪伟是嵩明县嵩阳街道大弥良村人,今年39岁。进入混凝土行业之前做过根雕生意,还从事过很多嵩明人做过的挖机生意。2009年,他正式进入砂石料行当,“建长水机场时,我把嵩明的石料卖到飞机场,最初只是做中间商。”2010年,尹纪伟与人合伙创立自己的公司;2014年,注册成立混凝土企业,他再次成为股东。
前面我们提到,混凝土凝固是相当精巧的化学反应,其中的活性成分为磨碎的岩石,不是所有石块都管用,岩石必须含有碳酸钙,而碳酸钙是石灰石的主要成分。此外,制造混凝土还需要含硅酸盐的岩石,硅酸盐是硅氧化合物,地壳将近90%由硅酸盐组成。但不能直接把这些成分磨碎混合后再加水,除非你要的是烂泥巴——为了制造会和水反应的关键成分,必须先断开碳酸钙和硅酸盐的化学键……尹纪伟进入混凝土行业也像参与了某种化学反应,是靠着对行业的深度观察和精准控制,让自己由最初的中间商演变为企业领军人。
“2008年全球金融危机爆发,各种行当都不好做,当时我就觉得混凝土是个有前景的行业,而且我是在拓展生意的过程中,将整个产业链做到了贯通。”尹纪伟所在企业能迅速成为嵩明县最大的混凝土企业,是因为他从行业源头做起,占据了原材料方面的优势,“政策对行业的影响非常大。比如,国家出于环保和安全考虑,关闭非煤矿山,这对整个行当的影响太大了。”尹纪伟说,他手上的采石场被关掉了一个,另一个得以保存,“当初抓住了合适时机,从一个大公司手里接过来这个关键采石场,采用合作方式,从而保障了原材料的供应。为什么嵩明县很多大工程会和我们合作?因为我们不会因缺货而耽误工期。”“其他混凝土公司也由我们提供原材料。”
沪昆高铁、小龙高速、长水大道、昆嵩高速、东南绕城这些重大工程也都使用了由尹纪伟所在企业提供的部分石料和混凝土,“这个行业的市场份额不断增加,因为近几年城市公共设施的建设一直在完善中。”尹纪伟说。
尹纪伟(右)在实验室
实验室里的新锐尝试
制造混凝土的关键在加热,1450℃的高温让岩石分裂重组,产生群名为硅酸钙家族的物质,称为“家族”是因为不同的硅酸钙含有程度不等杂质,影响化学反应的结果。制造混凝土需要富含铝和铁的矿石作为“点石成金”的关键材料,比例必须正确,降温后才会形成颜色如月球表面的灰白粉末,用手去摸会感觉很像灰烬,有丝绸的滑顺感,仿佛倒退到岩石前身,但很快你的手就会觉得干痒,如同遭细针戳刺。这材料有个无趣的名字,就叫水泥。
水泥粉末加水就会迅速把水吸收,颜色变深,可是不会像其他加了水的岩石粉末般变成烂泥,而是产生一连串化学反应变成凝胶:水泥胶化是因为水合硅酸钙原纤维——钙和硅酸分子溶解后,形成极似有机分子的晶体结构,并不断生长,化学反应也持续进行,使得水泥内部的凝胶不断改变。增生的原纤维相遇后会彼此交错,形成键结,锁住更多水分,直到水泥从凝胶变为坚硬固体为止。这些原纤维不仅彼此键结,还会抓住岩石与石块,水泥就成了混凝土。
虽然混凝土是常见建筑材料,一些新锐产品在建筑上显现的效果还是相当惊人的,比如可以透光的透明混凝土。“用波特兰水泥、砂石、树脂做了好多次实验,都失败了。在国内,透明混凝土还处于概念阶段,我在一个新闻上看到的:能透光,有纹理,不仅美观,强度比普通混凝土还要高。”据尹纪伟介绍,适合应用在新锐、有设计感的住宅上的新建材,实验难度相当大。但他预测,透明混凝土未来很有发展前景。
作为一家民营企业,尹纪伟认为组建实验室、实验新材料,是非常必要的,“海绵城市所需要产品,比如彩色透水混凝土,也做了研发并试验成功,准备向滇中新区推广。”“这个行业的应收账款往往不能很快回笼,因此还是需要做好企业在其他方面的转型准备。”
目前,牛栏江鲜花旅游度假小镇项目正在筹备之中,尹纪伟想将实验室推出的新锐产品在旅游小镇中进行展示,让更多人知道,混凝土不是冰冷建材,它有很大的延展性和新特性,指向新锐、设计、环保,与建筑理念的发展变化紧密相连。“这个行业从现在开始还有10年的黄金时期。渝昆高铁的单我们也必须争取。”尹纪伟说。
尹纪伟实验室研制的透水混凝土
链接
现代混凝土的前身罗马混凝土
现代建筑工人曾在古罗马浴池遗迹里发现最古老的混凝土。也就是说,2000多年前,人类就已经尝试使用混凝土这种神奇的建筑材料。
在今天意大利那不勒斯附近,一个叫作波佐利(Pozzuoli)的地方就有现成的水泥——波佐利这个意大利地名来自拉丁文Putere,意思就是发臭,而这可怕的气味是从附近火山传来的硫黄味。数百万年来,波佐利接收了大量的岩浆、火山灰与浮石,而火山灰来自火山口喷发的过热硅酸岩,过程很可能跟现代水泥的制作过程相类似。2000多年前的古罗马人只需忍受臭味,把堆积的火山岩粉末挖走就好。
硅酸盐水泥
然而,这种天然水泥和现代的波特兰水泥略有不同,需要添加石灰才能凝固。古罗马人一旦搞清楚这一点,并在火山岩粉里掺入石头增加强度,他们就成为了人类史上首个拥有混凝土这种独一无二建材的民族。
罗马时代使用的混凝土和今天的硅酸盐水泥很类似,但材料强度远不如今天,不过放在那个时代已经是开挂的“黑科技”。直到18世纪,英国人才重新发现了这一技术。
编辑整合/版面设计 熊瑛
审核 唐薇