文明的起源：42.建筑材料的革命：钢筋混凝土(2)

如何制得石灰
石灰石——>煅烧——>生石灰——>研磨——>建筑用石灰
为什么石灰具有粘结力呢？因为在石灰掺水以后，氧化钙与水发生化学反应，生成氢氧化钙（Ca(OH)2，此时称作熟石灰），氢氧化钙再与空气中的二氧化碳结合，生成碳酸钙和水，水会蒸发掉，而碳酸钙是坚硬的物质，就像石头一样。这就像是一个人工制作石头的过程。
以下是石灰在建筑中使用时发生的两个化学反应：
CaO H2O=Ca(OH)2 Ca(OH)2 CO2=CaCO3↓ H2O
建筑中使用石灰
石灰——>加水——>熟石灰——>水蒸发、熟石灰与CO2反应——>凝结坚固
把石灰石煅烧得到石灰，再把石灰与水混合形成易塑的石灰浆，抹在需要粘结的石块或砖头之间后待其干燥——整个过程，就相当于把石头变成一种不是石头的物质，再把这种不是石头的物质变成石头。
看起来很麻烦是吗？但这是必须的过程，如果只是把石头磨成粉，然后希望用水把石头粉粘结在一起，那是不可能的，我们必须依靠化学变化中重建的化学键来达到目的。据说古罗马人就掌握了石灰石变成石灰的煅烧方法，并把石灰应用到建筑上。但中世纪时这些方法不知为何而失传。直到1779年，英国人约翰·斯米顿重新发现了这种方法。
1796年，某个英国人申请了一项专利，内容是煅烧某种含有黏土的石灰石后的产物，可以作为建筑粘结材料。这就是最早的天然水泥，其中附着在石灰石上的黏土，是某种含有大量二氧化硅(SiO2)的土。
这个英国人的偶然发现开启了现代水泥的研制。1812年左右，一个法国人发现了煅烧石灰石和黏土的混合物得到的产物与前面这个英国人的发明的效果是一样的，因此这个法国人发明的是人工水泥的制作方法。
加入黏土的石灰石煅烧后的产物的粘结效果要大大强于纯石灰的粘结效果。为什么呢？因为富含二氧化硅的黏土和石灰石煅烧后，会形成多种物质的集合体，包括3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3等，它们掺水后形成的混合物的粘结力更强。这就是现代硅酸盐水泥所依赖的原理。
我小时候在农村里见过村民自砌房屋，用来固定砖头的粘结剂是这样得来：用石灰、某种特殊的黏土（实际上是二氧化硅含量较大的泥土）、砂石掺水搅拌。然而这种土法粘结剂的性能并不是很强大，因为黏土没有经过与石灰石一起煅烧，没有形成上述的混合物。