用于混凝土浇筑的固定钢筋（摄于2003年）

主笔/袁越

从石头到石头

2020年夏末的一个雨天，我乘坐一辆越野车从西安市中心出发，沿着延西高速一路向延安方向驶去。公路两边是成片的高层住宅楼，好似一个个方方正正的盒子堆在一起，黑乎乎的窗户像是窑洞的入口，每个洞里都住着一户人家。类似这样的景象在全中国到处都是，一大半中国人都已住在了空中。假如此时有个外星人降落到中国，他一定会得出结论说，人类这个物种仍然像几万年前那样住在石头里面，只不过现代人终于学会了如何把石头房子叠加起来，从而节约了宝贵的土地资源。

造就这一奇迹的关键材料就是水泥，而我此行的目的地正是位于陕西省铜川市耀州区董家河镇的凤凰建材有限公司，他们生产的海螺牌水泥就是眼前这些空中楼阁的主要成分之一。

开了一个多小时后，车子驶出高速，开始爬山。狭窄的盘山路上挤满了大货车，在外星人眼里它们就像是一串蚂蚁，正排着队往自家巢穴里运粮食。拐过一个山坳，眼前出现了一个更加令人震惊的景象，只见一座数百米高的山被从中间劈成了两半，山体内部的灰白色岩石暴露在光天化日之下。几辆重型铲车正在山坡上挖石头，这些石头就是生产水泥的主要原料——石灰石。

石灰石的主要成分为碳酸钙，这是地球上的钙元素最常见的存在形式。如果把石灰石和木炭放在一起高温煅烧，碳酸钙中的碳元素会和氧气结合成二氧化碳并释放到大气中，剩下的白色块状物就是生石灰，其主要成分为氧化钙。生石灰是人类最早学会使用的一种凝胶建筑材料，因其加水后会变软，风干后又会变硬，因此又被称为“气硬性无机凝胶材料”。

波特兰水泥协会的现场工程师在给学徒们演示如何抹水泥

阿斯普丁水泥窑模型，最早用于生产波特兰水泥的水泥窑

作为一种建筑材料，石灰最大的问题就是硬度不足，只能用来刷墙或者砌砖。工业革命开始后，英国人对建筑材料的需求量暴涨，迫切需要发明一种比石灰更坚固的新材料。一位名叫约瑟夫·阿斯普丁（Joseph Aspdin）的英国建筑工人受古罗马建筑的启发，研制成功一种新型凝胶材料，凝固后无论是硬度还是颜色都很像英国波特兰地区特有的一种石材，这就是大名鼎鼎的波特兰水泥。

如今建筑行业使用的水泥绝大部分都是波特兰水泥，这种水泥的主要成分是硅酸钙，其中的钙来自氧化钙，也就是石灰，硅则来自地球上含量极为丰富的硅酸盐，这也是砂岩的主要成分。难点在于，硅酸盐的化学键非常稳定，至少需要加热到1450℃以上才能将其打断，然后才能和氧化钙（石灰）发生化学反应，生成硅酸钙，所以波特兰水泥只有在工业革命开始后才有可能被研制出来。

但是，自然界还有一种情况能够提供这样的高温，这就是火山爆发。意大利的波佐利（Pozzuoli）地区火山活动频繁，留下了大量火山灰，只要往里面加入石灰就制成了一种近似现代水泥的建筑材料，史称“罗马水泥”。这种水泥遇水后会逐渐变硬，不用等到风干，所以又被称为“水硬性无机凝胶材料”。

水泥和石灰一样，本质上都是建筑材料的黏合剂。古罗马人在水泥中掺入砂石，加水搅拌后浇筑到事先做好的模具之中，凝固之后再把模具拆掉，就制成了各种形状的立柱、墙壁和屋顶，其质地和天然的岩石没什么两样。

换句话说，古罗马人学会了把岩石变为液体，塑形后再变回岩石的诀窍。人类历史上最重要的几种材料，无论是陶土、金属还是玻璃，本质上都是这种能够在液体和固体之间发生转变的物质。

混有砂石的水泥还有一个更加响亮的名字，叫做混凝土。这是一种革命性的建筑材料，因为它可以暂时变为液体，只要建筑工人开得了模，建筑师的任何想法都可以在混凝土的帮助下很轻松地实现。古罗马人很快学会了用浇筑法做出连续体的结构，从地基到屋顶一气呵成，著名的罗马万神殿就是这项技术的经典案例。这座建筑的半圆形穹顶直径达43.2米，屹立了2000多年而不倒，至今仍然是全世界最大的无钢筋圆顶建筑，如果没有混凝土的话这是不可想象的。

后人研究表明，古罗马水泥的寿命之所以如此之长，原因在于当地的火山灰中含有一种特殊的含铝雪花钙石，能够和海水起反应，变得越来越硬。可惜这种特殊材料非常罕见，古罗马人也搞不清这里面的科学原理，一直没能找到合适的替代品，所以水泥的制造技术在罗马帝国灭亡之后就失传了。人类在此后长达1000多年的时间里不知混凝土为何物，直到工业革命在英国爆发，人类这才重新掌握了这项技术，水泥重出江湖。

和其他建筑材料相比，水泥最大的优点并不是坚固，而是廉价。制造水泥的主要原材料就是普通的石灰石，储量非常丰富，开采也相对容易，用混凝土盖的房子物美价廉，就连最穷的人家稍微努力一下也能住得起，古人“居者有其屋”的理想终于得以实现。混凝土不但可以盖房子，也可以用来造桥修路，于是人类的活动范围大大扩展，普通人也可以很容易地出门旅行了。从某种意义上说，水泥是继铁器之后出现的第二种非常“民主”的原材料，水泥生产技术的进步使得人类的平权运动终于有了实现的可能。