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1700545535 等到这栋尖塔的混凝土大厦完全硬固后,将每天承载两万人的重量,以及他们的数千件桌椅、家具、计算机和几吨重的用水,日以继夜永不休止,然而建筑结构却不会有任何明显的变形,楼面依然稳固坚实。它能任劳任怨支撑几千年,让尖塔里的使用者完全不受风吹雨打。当然,前提是有人妥善养护。
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1700545537 因为钢筋混凝土虽然声誉卓著,但确实需要养护。事实上,它的弱点正好是它的长处,也就是混凝土的内在结构。
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1700545539 一般说来,钢筋混凝土内的钢筋暴露在风雨中是会锈蚀的,但混凝土内的碱性成分会在钢筋外表形成一层氢氧化铁成为保护膜。不过,随着时间拉长,建筑磨损、剥蚀和长年热胀冷缩,会让混凝土出现小裂痕。这些裂痕会让水分渗入,而水分一旦结冻就会膨胀,导致裂痕加深。这种磨损和侵蚀是所有石造建筑的宿命,也是山的宿命,也就是风化侵蚀的原因。为了防止石材或混凝土结构受到损害,这种建筑物每50年就得养护一次。
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1700545541 不过,混凝土还可能遇到一个更严重的威胁,就是大量的水渗入混凝土,开始侵蚀钢筋,导致铁锈在混凝土内部扩散,造成更多裂隙,破坏整个钢筋结构。盐水更容易造成这种伤害,因为它会破坏氢氧化铁形成的保护膜,让钢筋大量锈蚀。寒冷地区会以撒盐清除积雪和结冰,所以当地的混凝土桥梁和道路经常接触到盐,特别容易受到这种长期破坏。伦敦汉默斯密(Hammersmith)高架道路的混凝土最近也发现类似的锈蚀。
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1700545543 全世界有半数建筑是混凝土结构,这使得养护成了大工程,而且越来越重要。更糟的是,许多混凝土建筑都位于我们根本不想经常造访的地方,例如连接瑞典和丹麦的松德海峡大桥或核电厂内部。遇到这种情形,混凝土最好能自养护和自愈合。这种混凝土现在有了,虽然还在起步阶段,但已经证实有效。
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1700545545 自愈合混凝土来自科学家的发现。他们研究生活在极端环境下的生物,结果发现了一种细菌,它们生活在火山活动形成的强碱湖泊底层。这些湖泊的酸碱值为9到11,这个碱度会灼伤人类皮肤,因此不难想见科学家之前一直认为这些硫黄湖里不会有生物。然而详细调查发现,生物的适应力远高于我们的想象,如嗜碱细菌便能生活在这类环境中。科学家发现,其中一种名为巴氏芽孢杆菌(B.pasteurii)的细菌会分泌方解石,而方解石正是混凝土的成分之一。科学家还发现这种杆菌非常顽强,能在岩石里蛰伏数十年。
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1700545547 自愈合混凝土就含有这种杆菌,并掺入杆菌会吃的某种淀粉。这些杆菌平常处于蛰伏状态,被含水硅酸钙原纤维包围。但当混凝土出现裂隙时,这些杆菌就会重获自由,遇到水便会醒来,开始寻找食物。它们吃掉混凝土里的淀粉后就会生长与繁殖,并分泌方解石。方解石是碳酸钙的一种,和混凝土键结后会形成矿物构造,把裂隙填满,使裂隙不再扩大。
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1700545549 这个方法可能属于听起来不错,不过实际上行不通的那一类。但没想到真的管用。研究显示,龟裂的混凝土经由这种杆菌“处理”之后,强度可以恢复九成。目前科学家正在开发这种自愈合混凝土,希望用在实际的工程结构上。
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1700545551 另一种含有生物成分的混凝土叫作透水混凝土。这种混凝土非常多孔,天然细菌可以占据其中。这些细孔还能让水穿透,因此不太需要排水系统,而混凝土内的细菌还能分解油污和其他污染物,因此有净水功能。
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1700545553 现在还有一种混凝土布料,叫作水泥帆布。这种材料可以卷成一筒,只要加水就能固定成你想要的形状。虽然水泥帆布非常适合雕塑,但它最大的用途可能是救灾。只要空投几捆水泥帆布到灾区搭建临时住所,几天之内就能形成一座防雨、防风和防晒的临时城市,让救灾工作得以进行。
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1700545558 可以塑形的水泥帆布
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1700545563 迷人的材料:10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 [:1700544655]
1700545564 迷人的材料:10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 必得隐形,不能示人
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1700545566 不过,碎片大厦接下来发生的事,对混凝土来说可就没那么光彩了。工程人员缓缓但持续地用钢架和玻璃包住大厦外层,遮住所有混凝土表面。他们的用意很明显:混凝土是丢脸的东西,没资格面对这个世界和在大厦中活动的人。
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1700545568 大多数民众也都这么认为。所有人都觉得混凝土适合兴建快速道路、桥梁或水力发电厂,不过城市里却不该出现混凝土建筑。伦敦20世纪60年代以混凝土兴建的南岸中心曾被视为自由的象征,这情况在现今是难以想象的。20世纪60年代是混凝土意气风发的时代。建筑师用它大幅改造市中心,以构筑现代文明。但混凝土的现代感却逐渐消逝,世人开始认为它根本不是未来材质。也许是一下子出现太多质量低劣的混凝土多层停车场,或者是太多人曾在画满涂鸦的地下道遇到抢劫或攻击,也可能是许多家庭觉得住在钢筋混凝土高楼里感觉不到人的温度。总之,现代人对混凝土的观感是:必要、廉价、有用、灰暗、沉闷、脏污和没人味,但最多的感觉还是丑陋。
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1700545570 然而,问题出在廉价的设计。设计廉价,再好的建材也回天乏术。钢可以用在出色的建筑方案里,也可以用在差劲的都市规划中;砖和木材也不例外,可是只有混凝土成了“丑陋”的代名词。水泥并非天生缺乏美感,只要看看悉尼歌剧院的经典贝壳屋顶和伦敦巴比肯艺术中心的内部,就能明白混凝土的能耐。事实上,没有混凝土,世界上许多最伟大、最特殊的建筑根本盖不出来。20世纪60年代如此,现在依然。现代人无法接受的是它的外观,因此目前通常都会把它隐藏起来。混凝土仍然是地基和主结构,只是无法坦然示人。许多新式混凝土应运而生,希望改变世人的刻板印象。
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1700545572 最新的发明是会自洁净的混凝土,方法是掺入二氧化钛粒子。这些粒子虽然涂抹在表面,但由于粒子极小而且透明,所以外观与一般混凝土建筑完全一样。不过,二氧化钛粒子吸收了阳光中的紫外线后,就会产生自由基离子,能够分解沾上它们的有机污垢,让污垢由风或雨水带走。罗马千禧教堂就是用这种自洁净混凝土兴建的。
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1700545577 罗马千禧教堂
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1700545579 其实,二氧化钛不只能清洁混凝土,还可以充当触媒转换器,减少空气中的氮氧化物,而这些氮氧化物是由车辆排放出来的。不少研究证实了这项功效,也使得都市里的建筑与道路在未来可以扮演更积极的角色:跟植物一样来净化空气。
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1700545581 现在碎片大厦已经完工,混凝土都已隐身不见,藏匿在市民更能接受的建材底下,但仍然掩盖不了一个丑陋的秘密,这个秘密关于我们,也关于碎片大厦。那就是混凝土依然是我们社会的根底,也是城市、道路、桥梁和发电厂的基石,占了所有建筑的半数左右。但我们希望它和骨骼一样藏在里面,若显露出来只会让人感到不适。或许这并非混凝土的永久宿命,只是人类对它的狂热第二度消退而已。第一波狂热始于古罗马,后来莫名消退。新的混凝土更加精巧,或许能再次扭转我们的观感,点燃第三波狂热。这些“智慧型”混凝土掺了细菌,能盖出会呼吸的活建筑,彻底改写我们跟这种基础建材的关系。
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