19世紀末,巴黎的一位名叫莫尼埃的園藝師遇到了一個令他非常頭痛的問題。
由于莫尼埃的技藝精湛,在他管理的花園裏,各種花朵争奇鬥豔、五彩斑斓,使得參觀的人們流連忘返,久久不願離去。爲了進一步的發展,莫尼埃準備再建造一個大的溫室。但問題是,當時用來盛放花朵的盆子都是陶制的,稍微一碰撞就破裂了,導緻莫尼埃花園裏的花朵經常受到損壞。能不能使用一種不易被破壞的材料制造花盆呢?這個問題一直困擾着莫尼埃。他想到了用當時非常流行的一種建築材料——混凝土來制造花盆。混凝土比陶土更容易制作大型花盆,又因爲不需要放入窯中燒制,所以價格上便宜很多。但混凝土的韌度不夠,混凝土花盆容易龜裂。到底怎麽辦呢?
一天,他在移植花朵時無意中打碎了花盆,但花盆中的泥土卻還是完整的一團。莫尼埃仔細觀察了泥土,發現花木四通八達的根莖将泥土牢牢地“栓”在了一起。他深受啓發,如果泥土能被花木的根莖拴住,那麽在混凝土花盆裏放入鋼圈,是不是也可以使混凝土被鋼圈牢牢固定住呢?他決定動手做一個試試看。莫尼埃怎麽也不會想到,他的一個小小的念頭竟然對建築行業産生了深遠而重要的影響,至此鋼筋混凝土時代來臨了。
很多建築學家、材料學家都認爲水泥和鋼材的鍵結很強,鋼材應該完全不和混凝土混合的。所以從來沒有人會想到将這兩種東西放在一起。而莫尼埃對此一無所知,他純粹是出于好奇和想象。但就是這麽一點點的變化,卻将原本用途有限的混凝土變成了世界上用途最廣泛的建材。
混凝土其實是水泥、沙子和石子組成的混合物。水泥我們都知道它是一種重要的建築材料。普通水泥是灰白粉末,隻要加水,水泥就會迅速把水吸收,然後産生一系列的化學反應變成凝膠。由于化學反應不斷進行,生成的凝膠狀物質就像手一樣不斷伸長、不斷延伸。這些“手”不但會彼此交錯,還會抓住沙子與石塊,這樣水泥就變成了混凝土。
據說混凝土是羅馬人先發現的。那不勒斯附近有一個叫波佐利的地方曾經發現過古代混凝土的生産遺址。波佐利附近有很多火山,據有關人士推測,火山口噴發出來的過熱矽酸鹽,就是一種天然的水泥。古羅馬人可能在無意中發現了這種火山岩粉末加入了水和石頭後所能産生的神奇變化,他們就成爲人類曆史上第一個擁有混凝土這個獨一無二建材的民族。
古羅馬人發明了混凝土之後,用它建造了大量宏偉的建築物。他們可以在任何地方興建港口和橋梁,因爲混凝土在水下也能凝固。其中,最值得羅馬人驕傲的混凝土工程就是萬神殿的穹頂。這個建築建設于公元120——124年,它完工兩千多年來一直屹立不倒,至今仍是世界上最大的無鋼筋混凝土圓頂建築。但詭異的是,當羅馬帝國衰亡後,混凝土工藝也随之消失了,之後的一千多年間都不曾再出現過混凝土建築,這種情況的原因至今仍是一個謎。
混凝土還有一個緻命的缺陷,當混凝土材料受到拉扯時無法借助流動來抵消,隻要有一處損壞就會破壞整體,使得材料斷開或碎裂,這就大大限制了混凝土的應用範圍。但莫尼埃創造性地将混凝土與鋼材混合到一起時,這個缺陷神奇地消失了。混凝土得到鋼筋的加強後,就算收到彎曲應力,也會由混凝土内的鋼筋吸收,不會産生大的裂縫。
鋼和混凝土這兩種看似截然不同的材料竟然有着幾乎完全相同的膨脹系數,這不能不說是一個奇迹。