本质上,水泥就是一种胶凝材料。(定义:能将散状材料,比如砂石,或纤维材料胶结在一起,经物理、化学作用,由浆体硬化成*人造石材的材料。)
其中起作用的成分是硅酸盐、铝酸盐和铁酸盐等矿物质。
当水泥与水混合时,这些矿物质与水反应,形成水化产物。
其内部变化过程如下:
①形成凝胶:水化反应初期,会形成胶状物质,这些物质填充水泥颗粒之间的空隙,形成凝胶。
②凝结:随着水化反应进行,凝胶逐渐失去流动性,开始凝结成固体。
③硬化:凝结后,水泥继续与水反应,形成更多的水化产物,这些产物进一步填充空隙,使水泥结构变得更加密实和坚固。
④强度发展:随着时间的推移,水泥的水化产物会逐渐结晶,形成更强大的化学键,从而提高水泥的强度。(过程可能持续很久。)
知道了原理,那么就可以选择原料了。
水泥中的几种酸盐,最便宜的当然是硅酸盐,比如硅酸钙,硅酸钠等等。
而这两样里最便宜的是硅酸钙。
那就选它。
怎么生成这玩意?
思路如下:
CaCO₃→(高温)CaO+CO₂
CaO + SiO₂→(高温) CaSiO₃
(温度够高还会生成硅酸二钙跟硅酸三钙。)
好吧,原料又是石灰石跟沙子。
其实,如果不寻求纯净硅酸盐,在玻璃、陶瓷跟砖块,以及炼铁后的矿渣,煤灰,里边也有各种硅酸盐,铝酸盐,铁酸盐等等,理论上同样可以作为水泥原料。
“老曹,乔家烧砖的窑在哪?”向道看向曹掌柜。
“窑?……就那边啊。”曹掌柜往西指了指。“你问这干嘛?”
“烧东西!”
“烧……您这次又烧什么?”
“好宝贝!”
乔家有自己的砖窑,用作日常之需,只是产量有点低,有大工程时还得从外边买。
回到乔家大院,向道喊来了长顺,让他去采买东西。
“记住了吗?”
长顺连连点头:“记住了,记住了。石灰,沙子,碎砖块,煤灰,炼铁炉渣,各……各二十斤是吧?”
“嗯,记性不错,去吧!”向道扬了扬手。
“哎!”
等长顺走了,向道又把冯坦跟乔景泰叫到跟前,一脸神秘兮兮的说道:“借今天的机会,我教你们一门大学问。”
冯坦撇了撇嘴,显得兴致缺缺,他这些天跟着向道学的净是些没意思的东西,像什么阿拉伯数字,毫米,克,以及sin,cos……。这些概念他早就懂啦,不过是换个说法而已,没什么新意。
唯一让他高兴的,是乔家乱七八糟的书不少,他最喜欢看天工开物跟九章算术,花了两天才看完。
与他不同,一旁的乔景泰却目光炯炯,他比谁都清楚向道的能耐,不敬点说,他觉得自家老师讲的东西比孔夫子那些都有用多了。
“我去拿!”乔景泰撒腿跑进屋里,很快拿了笔墨纸砚出来。
向道接过毛笔,蘸了墨,抬手在宣纸上写下工整却毫无美感的两个字:
科学!