水泥是誰發明的？

01-08

水泥的生產原理和工作原理是什麼？一個農民開水泥廠的話有技術門檻嗎？

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《文明之光》之《發明365》，1月24日，水泥的發明 - 文明之光 - 知乎專欄

《文明之光》之《發明365》，1月24日，水泥的發明

吳軍 · 5 天前

光有磚頭沒有水泥，這房子還是蓋不好。

最早的水泥真是「水」＋「泥」（它的歷史和磚差不多一樣長），和土坯磚活在一起，分不清哪裡是土坯磚，哪裡是泥，正好粘連得挺好。今天的一些農家院牆還是這麼砌的，當然，朱總理知道了要說這是豆腐渣工程，因此這種「水泥」不是我們要講的。

一般人認為早期的水泥出現在古羅馬，因為他們的大理石建築都是用水泥砌出來的，也正因為發明了水泥，羅馬才能建設一個宏偉的城市。相比之下，羅馬人的老師希臘人則沒有水泥這東西，因此他們的大理石神廟是搭積木式搭起來的，沒有用水泥。不過最早的水泥可不是羅馬人發明的，而是美索不達米亞人發明的，其主要成分是石灰，砂子和礫石，時間距今將近5000年。大家可能要說，怎麼又是他們，沒有辦法，人類早期的文明中心就在那裡。之後，埃及人開始使用水泥，至於是他們獨立發明的，還是從美索不達米亞傳過去的，不得而知。

古羅馬人使用的水泥是利用石灰（非水硬石灰）和火山灰混合而成的，它的強度非常大，人類使用了大約2000年。現在無法知道是誰（哪個地區）發明了它，但是在羅馬人之前，馬其頓人已經懂得使用這樣的水泥了，不過將它的作用發揚光大的是羅馬人。

1.24.1 羅馬的萬神殿（靠水泥修建起來的）

由於有了水泥，羅馬人修起了高度的大理石建築，並且發明了拱頂的建築技巧。其中最有名的是羅馬的萬神殿和卡拉卡拉大浴場。萬神殿建於公元118-128年，它的拱頂高度和直徑都是43米。它保存得還比較好，基本上能夠看出當年恢宏的氣勢。不過當年為了修建聖彼得大教堂，拆了它的很多石料，這是對它最大的一次破壞。

圖1.24.2 卡拉卡拉大浴場，已經剩不下什麼東西了。

到了中世紀時，羅馬人的建築技藝完全失傳了，但是水泥的製作技術卻留了下來，因此在歐洲可以見到大量的中世紀建築，尤其以古堡和要塞居多，由於是磚石結構的，因此保留完好。有時我在想，如果不是羅馬人學會了使用水泥建設城市，他們十分也像東方人一樣，修建很多木質結構的建築呢？

羅馬人的很多建築技藝，直到文藝復興才重新掌握，其中最有名的就是重新學會建造大拱頂的技術，由文藝復興時著名的建築大師布魯內列斯基重新掌握，並且建成了佛洛倫薩的聖母百花教堂。關於這段歷史，請看文明之光（第一冊）關於文藝復興一章。

再回過頭來講水泥，羅馬人的水泥有一個缺陷，就是幹得太慢，在地上施工還好，但是要是在潮濕的地方就有問題了，對這個缺陷的改進導致了現代的水泥的發明。而發明它的是英國人 James Parker。不過在介紹Parker之前，先要介紹英國的土木工程之父John Smeaton。在1755-1759年間，他要在英吉利海峽旁修一座燈塔（今天它被稱為Smeaton塔），由於需要在退潮時施工，而漲潮時水泥必須干，因此他需要一種24小時就能徹底凝固的新式水泥。為此，Smeaton做了好多試驗。但是由於他的專長不是化學，因此沒有做出來，不過英國人從此開始研製高強度快速凝固的水泥。幾十年後的1780，水泥生產商James Parker終於發明了一種新式水泥（但是直到1796年才獲得專利），它可以十幾分鐘就干。Parker把這種水泥稱為「羅馬水泥」，雖然它和羅馬人的配方不同。

「羅馬水泥」在半個多世紀里是世界上使用最多的水泥，直到1850年後它被一種新的波特蘭水泥取代。今天（在過去的18年里）中國生產的水泥超過世界其它國家的總和。

發明: 如果僅僅考慮現代混凝土, 那麼通常認為是英國工程師John Smeaton 和法國工程師Louis Vicat(這貨還是我校友...)，當然他們發明僅僅是波特蘭水泥，後來那麼多種類的水泥比如鋁酸鹽氯鎂離氧什麼的又是別人發明了。

工作原理：有個學科叫水泥化學，博大精深。僅僅簡單說波特蘭水泥的話，其中的活性物質如C3S C3A C4AF等等，與水反應會生產氫氧化鈣晶體和水化硅酸鈣晶體(CSH)這兩個主要水化產物,這兩個東西是有強度的，所以水泥水化後就變硬了

技術門檻：不高，燒水泥原理不難，技術成熟，找些懂技術的人給你打工，再找設計院設計廠房，廠就開了。但審批，保質保效率有賺頭，都不容易。

同意波特蘭