英国水泥
英国人福斯特(J. Foster)是一位致力于水泥的研究者 。 他将两份重量白垩和一份重量黏土混合后加水湿磨成泥浆,送入料槽进行沉淀,置沉淀物于大气中干燥,然后放入石灰窑中煅烧,温度以料子中碳酸气完全挥发为准,烧成产品呈浅黄色,冷却后细磨成水泥 。 福斯特称该水泥为“英国水泥”(British Cement),于1822年10月22日获得英国第4679号专利 。
“英国水泥”由于煅烧温度较低,其质量明显不及“罗马水泥”,所以售价较低,销售量不大 。 这种水泥虽然未能被大量推广,但其制造方法已是近代水泥制造的雏型,是水泥知识积累中的又一次重大飞跃 。 福斯特在现代水泥的发明过程中也是有贡献的 。
波特兰水(硅酸盐水泥)
1824年10月21日,英国利兹(Leeds)城的泥水匠阿斯谱丁(J. Aspdin)获得英国第5022号的“波特兰水泥”专利证书,从而一举成为流芳百世的水泥发明人 。
他的专利证书上叙述的“波特兰水泥”制造方法是:“把石灰石捣成细粉,配合一定量的黏土,掺水后以人工或机械搅和均匀成泥浆 。 置泥浆于盘上,加热干燥 。 将干料打击成块,然后装入石灰窑煅烧,烧至石灰石内碳酸气完全逸出 。 煅烧后的烧块在将其冷却和打碎磨细,制成水泥 。 使用水泥时加入少量水分,拌和成适当稠度的砂浆,可应用于各种不同的工作场合 。 ”
该水泥水化硬化后的颜色类似英国波特兰地区建筑用石料的颜色,所以被称为“波特兰水泥” 。
阿斯谱丁在英国的Wakefield建设了第一个波特兰水泥厂 。 后来,他的儿子在英国的Grateshead又建设一个厂,1856年在德国再建设一个厂,并在那里度过了他的晚年 。
阿斯谱丁父子长期对“波特兰水泥”生产方法保密,采取了各种保密措施:在工厂周围建筑高墙,未经他们父子许可,任何人不得进入工厂;工人不准到自己工作岗位以外的地段走动;为制造假象,经常用盘子盛着硫酸铜或其他粉料,在装窑时将其撒在干料上 。
阿斯谱丁专利证书上所叙述的“波特兰水泥”制造方法,与福斯特的“英国水泥”并无根本差别,煅烧温度都是以物料中碳酸气完全挥发为准 。 根据水泥生产一般常识,在该温度条件下制成的“波特兰水泥”,其质量不可能优于“英国水泥” 。 然而在市场上“波特兰水泥”的竞争力大于“英国水泥” 。 1838年重建泰晤士河隧道工程时,“波特兰水泥”价格比“英国水泥”要高很多,但业主还是选用了“波特兰水泥” 。 很明显,阿斯谱丁出于保密原因在专利证书上并未把“波特兰水泥”生产技术都写出来,他实际掌握的水泥生产知识比专利证书上表明的要多 。 阿斯谱丁在工程生产中一定采用过较高煅烧温度,否则水泥硬化后不会具有波特兰地区石料那样的颜色,其产品也不可能有那样高的竞争力 。
不过,根据专利证书所载内容和有关资料,阿斯谱丁未能掌握“波特兰水泥”确切的烧成温度和正确的原料配比 。 因此他的工厂生产出的产品质量很不稳定,甚至造成有些建筑物因水泥质量问题而倒塌 。
在英国,与阿斯谱丁同一时代的另一位水泥研究天才是强生(I. C. Johnson) 。 他是英国天鹅谷怀特公司经理,专门“罗马水泥”和“英国水泥” 。 1845年,强生在实验中一次偶然的机会发现,煅烧到含有一定数量玻璃体的水泥烧块,经磨细后具有非常好的水硬性 。 另外还发现,在烧成物中含有石灰会使水泥硬化后开裂 。 根据这些意外的发现,强生确定了水泥制造的两个基本条件:第一是烧窑的温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈黑绿色;第二是原料比例必须正确而固定,烧成物内部不能含过量石灰,水泥硬化后不能开裂 。 这些条件确保了“波特兰水泥”质量,解决了阿斯谱丁无法解决的质量不稳定问题 。 从此,现代水泥生产的基本参数已被发现 。
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