（梁的受力示意图。梁的底部受拉力，在古代，无论是砖头还是石材都无法抗拉，只有木头可以勉强胜任）

这样的主流建筑形式一直持续到了19世纪，直到1824年，英国的花匠阿斯普丁将石灰石与黏土混合煅烧，发明了我们当代人使用的水泥。自此，这种神奇的材料让建筑的面貌发生了翻天覆地的改变。

只需将这种灰色的粉末与水、砂子、石子拌在一起，浇筑成你希望的形状，过几天它就变得硬如岩石；只要在里面配上几根钢筋，不管是梁、板，还是柱、墙，所有工作它自己就可以胜任。理论上讲，只要设计合理、计算精准，用混凝土盖房子，可以想盖多高盖多高、想盖多少层盖多少层。

（左边是水泥，它加了砂子、石子和水之后才叫混凝土，可不要搞错了。）

而这一切“现代科技的奇迹”，本质上都来自于这种灰色粉末--水泥的硬化性能。那你有没有想过，水泥为什么会硬呢？

（二）从成分上来说，“水泥”究竟是什么？

我们一般见到的水泥又称硅酸盐水泥。从化学上讲，它的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙，以前两者为主。

可见，水泥中最重要的组分是两种：一是钙，二是硅。相应地，水泥由两类原料共同烧制而成：一是石灰石，也就是碳酸钙；二是黏土类矿物，也就是硅的提供者。在1450℃的高温下，石灰石分解成了氧化钙与二氧化碳，其中二氧化碳排出，氧化钙又继续与黏土类矿物在高温下反应、融合，形成了有胶凝性能的材料，这种被高温“做熟了”的材料被形象地称为“熟料”。

（这些像石头一样的东西就是水泥熟料）

这些熟料随后被大功率的鼓风机极速冷却下来。这样，在高温下不稳定的微观结构就被保持了下来。只有保持了活泼的微观结构，水泥才有水化活性，未来才可以和水反应、凝结硬化。如果冷却的速度慢，水泥内部的分子结构就会逐渐变得规律起来，硅原子之间的结合就会变得十分稳定，稳定到了极致就成了最惰性的东西--砂子。骤冷之后，这些熟料被磨碎成几微米到几十微米粗细的粉末，并添加少量的石膏以控制其反应时间。

（水泥颗粒的微观形貌，看起来就像是光滑的小石子）

这样，水泥的生产就算完成了。

（三）一个研究了上百年的问题：“水泥”为什么会硬？

关于这个问题，成百上千的科学家已经研究了上百年，在细节上至今仍有争议。但其基本过程已经形成了共识。总的来说，水泥的水化，就像是一群刺猬，从光滑的肉球中长出了刺，然后依靠这些“刺”互相扎在一起。只不过，这些刺猬只有几微米大，它们的刺更是只有几个纳米。所以，从宏观上看，就是一块天衣无缝的坚硬岩石了。了解更多请关注*建设工程之家